Dissertations / Theses: 'Eau – Épuration – Simulation par ordinateur'

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Bernier, Jean. "Modélisation du comportement de l'azote dans un système de traitement individuel d'épuration." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27487/27487.pdf.

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Vigne, Emmanuelle. "Étude et modélisation dynamique d'un procédé par biofiltration en nitrification tertiaire." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24963/24963.pdf.

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Abstract:

Le traitement de l'azote au sein des stations d’épuration des eaux usées devient l'un des principaux enjeux actuels du fait de son impact particulièrement néfaste sur le milieu naturel. A l'aval de traitements secondaires à moyenne et forte charge, les gestionnaires peuvent avoir recours à la nitrification tertiaire par biofiltration, procédé intensif s’insérant bien pour les installations à réhabiliter dans les zones à forte pression foncière. Il s’avère être un procédé capable d’éliminer de très fortes charges dans un espace restreint par sa capacité à accumuler une quantité importante de biomasse active autour du matériau filtrant. La simulation du comportement d’un tel procédé n’est pas directe, et peu de travaux ont mené à un outil utilisable en ingénierie. Or, son usage serait indispensable pour valider le dimensionnement en conditions réelles de fonctionnement et en régime dynamique. L’objectif principal de ce travail a porté sur l’étude et la validation d’un modèle de biofiltration déjà existant mais encore jamais testé avec des données réelles de terrain en traitement tertiaire de nitrification. Dans ce but, le fonctionnement d’une installation pilote semi-industrielle alimentée par un effluent urbain réel provenant de bassins par boues activées a été étudiée. Afin de se placer en condition dynamique de fonctionnement, différents paliers de charges moyennes journalières en azote ont été appliqués, au sein desquels des à-coups de charges hydrauliques ont été provoqués. Les résultats acquis en continu pendant plus d’un an, associés à un protocole de calage systématique issu d’une étude de sensibilité, ont permis d’obtenir un jeu de paramètres calé et validé du modèle. Le protocole a nécessité la mise en œuvre de tests spécifiques caractérisant régulièrement le biofilm développé dans le procédé. Ces essais ont augmenté le nombre de variables d’état observées et à comparer avec les prédictions du modèle, ce qui a permis de mieux en évaluer sa robustesse. En parallèle, les tests spécifiques ont permis d’étudier la dynamique des processus impliqués dans l’élimination de l’azote au sein du procédé. Les paramètres influençant les performances globales du traitement de l’azote, l’activité et la quantification de la biomasse autotrophe, son temps de séjour ou encore sa répartition au sein du milieu filtrant ont ainsi pu être évalués. La double démarche expérimentale et numérique a permis de montrer que le modèle de biofiltration est capable de simuler des performances de traitement de l’azote conformes à la réalité. D’autre part, ce travail a permis d’étudier de manière approfondie les mécanismes inclus dans le modèle et leurs limitations face aux différentes conditions de fonctionnement appliquées au système. Des faiblesses du modèle concernant le comportement des composés particulaires et l’évolution de la perte de charge au sein du pilote ont notamment été dégagées. Nitrogen removal in wastewater treatment plants becomes more and more used due to the harmful impact of nitrogen on the natural environment. After medium and highly loaded secondary treatment, practitioners could use biofiltration for tertiary nitrification, which is an intensive process adapted in areas with strong land pressures. This technology can remove very strong loading rate in a restrained space by its capacity to developp an important amount of active biomass into the filtering media. Simulation of such technique’s behaviour is not direct, and few studies led to a useful tool for engineers. However, its use is necessary in order to validate design in real operating conditions and dynamic conditions. The main objective of this work concerned the study and validation of a biofiltration model which already exists but has still never been tested with real data in tertiary nitrification treatment. In order to reach this objective, the behaviour of a semi-industrial pilot plant, fed by real domestic effluent from an activated sludge plant, was studied. In order to operate in dynamic conditions, different daily volumetric nitrogen loading rates were applied, in which dynamic peak-loads were carried out. The calibration and the validation of the model parameters were done thanks to on-line ammonia and nitrate analysers during one year and more, in association with a calibration procedure and a sensitivity analysis. The protocol required the implementation of specific tests for characterization of the biofilm inside the filtering media. These tests increased the number of the observed state variables to compare with the model predictions. That allows a better evaluation of the model robustness. At the same time, the dynamics of processes taking part in the nitrogen removal into the biofilm were investigated thanks to these specific tests. So, parameters which influence the nitrogen removal, overall performance, activity and quantification of autotrophic biomass, its solids retention time or its repartition inside the filtering media, could be determined. Combination of experimental observations and numerical modelling highlighted the capacity of the biofiltration model to provide good predictions on real nitrogen removal performances. Furthermore, this study allowed to evaluate mechanisms included in the model and their limitations with different operating conditions applied in the system. Finally, weaknesses of the model concerning solids compounds and the evolution of head loss in the pilot plant were established.

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Ghidossi, Rémy. "Membranes céramiques : optimisation de la géométrie par simulation numérique et application industrielle." Aix-Marseille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX11015.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objectif principal d'optimiser par simulation numérique le fonctionnement des membranes céramiques pour les rendre plus performantes et étendre l'intérêt pour ces membranes de nouvelle génération à de nouvelles applications industrielles potentielles. L'objectif de la première partie est d'augmenter la surface d'échange ou l'aire spécifique des modules membranaires. Le but de la seconde partie est d'optimiser le taux de cisaillement à la paroi pour permettre de limiter l'apparition du phénomène de polarisation de concentration et/ou de colmatage sous quelles que formes que ce soient. Les deux premières approches ayant pour but d'obtenir un débit de perméat très important, il était important de vérifier si la matrice poreuse pouvait évacuer un tel débit. Le dernier chapitre est consacré à l'utilisation de membranes de grande aire spécifique pour une application industrielle, à savoir le traitement des eaux de fond de cales par ultrafiltration

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Moll, Rodolphe. "Etude de l'amélioration des performances des procédés membranaires par des vortex de Dean." Aix-Marseille 3, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX30028.

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Abstract:

Ce travail porte sur des fibres creuses hélicoïdales, où l'écoulement de Dean apparaît, ce qui permet d'augmenter la contrainte de cisaillement à la paroi. A l'échelle laboratoire l'utilisation de membranes hélicoïdales tressées permet d'améliorer le flux limite. La simulation numérique a permis de caractériser l'écoulement en déterminant l'influence de la vitesse, de la géométrie et des proportions perméées. Il apparaît que la contrainte de cisaillement à la paroi varie le long du périmètre d'une section, alors que les quantités perméées restent constantes. Il est montré que la meilleure configuration est celle à deux fibres par tresse choisie pour nos expérimentations. Des modules de taille industrielle ont été fabriqués et testés. Un pilote automatisé est utilisé pour réaliser des essais de filtration à grande échelle, dans des conditions maîtrisées, puis lors de deux campagnes sur site (une eau souterraine puis une eau de surface). Les modules n'ont montré aucun vieillissement prématuré, mais l'influence de l'hydrodynamique est moins importante que lors d'essais réalisés en conditions limites This work concerns fouling reduction by means of helical hollow fibres in which Dean flow appears. The wall shear stress is stronger than in a straight fibre. It was already shown that the use of helical membranes increases limiting flux. The most advantageous configuration is a lengthened helix resulting of woven fibres. Such a geometry was never studied before. The computational fluid dynamics allowed to characterize the flow in woven hollow fibres through the influence of velocity, geometric parameters and permeated flux. When pure solvent is considered, the wall shear stress is found varying along the perimeter of a section, whereas the filtration rate remains constant. The best configuration for woven fibres is that with two fibres per strand and was chosen for experimental campaigns. Various modules of industrial size were manufactured and tested. An automated pilot was used in order to carry out tests at large scale filtration, initially under controlled conditions, then on two in-situ campaigns. The modules have not shown any premature ageing, though influence of hydrodynamics seems less important than that obtained under limiting conditions

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SIMON, SANDRA. "Etude d'un chenal d'oxydation par des approches globales et locales : hydrodynamique et transfert de matiere." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0023.

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Abstract:

Cette etude concerne un chenal d'oxydation ou les fonctions de brassage et d'aeration sont dissociees. L'objectif est double : predire l'hydrodynamique de la phase liquide et comprendre l'impact de l'hydrodynamique sur le transfert de matiere. Pour repondre a ces objectifs, une approche experimentale et une approche theorique sont developpees. Experimentalement, on met en evidence l'obtention d'un nombre de pompage plus eleve en chenal qu'en cuve agitee. La vitesse de circulation est determinee pour deux configurations originales du systeme d'agitation. La caracterisation de la dispersion gaz-liquide, dont l'originalite repose sur la mesure de la retention gazeuse, montre l'effet preponderant de la retention gazeuse sur l'augmentation de l'aire interfaciale et du coefficient de transfert par la suppression des spiral flows en presence d'une vitesse horizontale du liquide. Un modele filaire, base sur les equations de conservation de masse et de quantite de mouvement et developpe pour tout type de systeme d'agitation et de bassins, permet de predire la vitesse de circulation dans des conditions d'utilisations courantes. La mecanique des fluides numeriques s'interesse aux conditions aux limites et a la modelisation de l'agitateur. En systeme gaz-liquide, l'outil numerique confirme les resultats experimentaux par l'analyse du taux de presence et la suppression des spiral flows. La modelisation realise permet d'utiliser cet outil pour une future optimisation du procede.

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Printemps, Cyril. "‬Apports de la modélisation pour la gestion des systèmes d'assainissement urbains." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2289.

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Wanko, Ngnien Adrien. "Etude des mécanismes de transfert et évaluation des capacités d'oxygénation et de traitement des dispositifs de traitement par cultures fixées sur supports granulaires fins alimentés en discontinu-développement d'un modèle de biodégradation." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. http://www.theses.fr/2005STR13187.

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Abstract:

L'étude des mécanismes de transfert et évaluation des capacités d'oxygénation et de traitement des dispositifs de traitement par cultures fixées sur matériaux granulaires fins alimentés en discontinu. – Développement d'un modèle de biodégradation" est l'objet du travail mené visant une meilleure compréhension des mécanismes majeurs s'établissant au sein des lits d'infiltration percolation et permettant au moyen de certains choix opérationnels, une pérennisation de la filière. Tout d'abord, dans une première partie, nous exposons l'état d'avancement de la recherche dans ce domaine. Après des généralités sur les filières de traitement des eaux usées, il est fait cas de l'infiltration percolation sur sable; de ses spécificités, des contraintes qu'elle impose et des attentes au niveau de la recherche. La problématique du choix de type de sable qui constitue le matériau de garnissage ou support de la biomasse en relation avec les capacités d'oxygénation du milieu poreux et les risques de colmatage demeure un souci permanent. L'intérêt de la seconde partie essentiellement expérimentale porte sur la caractérisation physique et hydrodynamique des sables roulés et concassés constituant les massifs filtrants en milieux non colonisés. L'hydrodynamique des massifs filtrants a permis une analyse comparative des distributions de temps de séjour du fluide percolateur en milieu vierge et en régime continu puis discontinu. Indépendamment des supports étudiés, les temps de résidence du traceur sont d'autant plus élevés que l'alimentation se fait à fréquences espacées et à volume par bâchée considérable. En revanche, pour chacune des fréquences d'alimentation testées, la récupération du traceur s'est effectuée plus rapidement au sein de la colonne constitué des sables alluvionnaires. Le second volet de l'étude hydrodynamique est effectué en milieu colonisé. L'efficacité du traitement biologique du carbone est supérieure pour un sable d'origine alluvionnaire comparativement à un sable concassé ;la tendance s'inversant significativement lorsqu'il s'agit de l'abattement de l'azote. Cet efficacité est directement corrélée à l'oxygénation du massif filtrant autrement dit au renouvellement de la phase gazeuse du milieu poreux. Exploitant une technologie de fluorescence nous permettant de détecter aussi bien l'oxygène gazeux que dissous, nous parvenons à déterminer les différents ordres de grandeur des phénomènes de convection et de diffusion ainsi que leur importance relative dans la ré-oxygénation d'un massif filtrant. Le développement d'un modèle numérique simulant l'infiltration et le traitement des eaux usées à travers un milieu poreux colonisé constitue l'épilogue de ce travail. Deux approches de résolution sont utilisées : une approche globale qui résout simultanément à l'aide d'un unique schéma les parties transport et chimie de chaque équation et une approche par séparation d'opérateurs qui résout séparément et successivement les parties convection, dispersion et cinétique Aim of this work is to enhance understanding of the main phenomena occurring during infiltration of wastewater within vertical flow sand filter. We also introduce some operating possibilities which may improve efficiency and keep seepage beds in good working order. In the first part we document state of art in this research topic. Following some general remarks about different wastewater treatment techniques, more precise description of seepage beds is made with particular interest on its constraints and needs of further research. A central issue is the choice of porous media. It should be adapted to allow good oxygen feeding for bacteria growing on it and avoid biological clogging. Second part, mainly experimental, is focused on physical and hydraulic characterization of un-colonized crushed and stream sand. We carried out a residence time distribution (RTD) comparison of these two sands under steady and unsteady flow. Apart from characteristics of porous media and with a constant daily loading rate, decreased frequencies involve longer residence times. On the other hand, output recovery of the mass of injected tracer always occurs faster with stream sand. Continuation of hydrodynamic study is made with colonised porous media. Efficiency of biological removing of carbonaceous pollution is higher within stream sand. Opposite trend is observed with nitrogenous pollution. Removing of both nitrogenous and carbonaceous pollutions is linked to oxygenation. In other words it is linked to renewal of gaseous phase in porous medium. We highlight convection and diffusion of oxygen in porous media by using a fluorescence technology, which allows us to detect both gaseous and dissolved oxygen. We compare participation of convection and diffusion phenomena to renewal of oxygen. Achievement of this work consists on the development of a numerical code which simulates flow and pollution degradation through a colonized porous medium. Two different numerical methods have been used. In the first model, also called global approach, chemical and transport parts of each equation are solved by a single numerical scheme. A second model introduces a splitting operator method which solves separately and successively convective, dispersive and kinetic parts of each equation

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Yaghi, Mohammed. "Phase Field Modeling of Water Solidification : A Port-Hamiltonian Approach." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10198.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude sur la modélisation, la formulation par le formalisme des Systèmes Hamiltoniens à ports et la discrétisation des processus de solidification dont l'interface est supposée diffuse et est modélisée par l'approche des champs de phase. Ses travaux traitent en détail de la solidification de l'eau dans le contexte de fournir des modèles numériques adaptés à la simulation, à la conception et au contrôle de procédés de purification de l'eau. Le premier chapitre rappelle d'abord de manière synthétique les modèles physiques de systèmes biphasique et de leur interface. Il présente ensuite en détail l'approche des champs de phase pour la modélisation des interfaces diffuses ainsi que le modèle thermodynamique du système biphasique. Puis il rappelle le modèle dynamique de la solidification d'une espèce, en particulier de l'eau, comme un système de deux équations d'évolution, l'équation d'Allen-Cahn et l'équation de bilan d'énergie. Ces modèles sont basés sur les propriétés thermodynamiques employant l'entropie totale comme potentiel thermodynamique. Dans le deuxième chapitre, après le rappel de la définition de systèmes hamiltoniens dissipatifs à port frontière, on rappelle que l'on peut formuler l'équation d'Allen-Cahn ainsi que le modèle de solidification complet sous cette forme, en augmentant les variables d'état avec le gradient de la variable de champ de phase. Puis l'on montre que les relations thermodynamiques issues des données sont exprimées en termes de variables intensives et mènent à une formulation hamiltonienne à port implicite. Le dernier chapitre se concentre sur la discrétisation préservant la structure du processus de solidification en utilisant la Méthode des Éléments Finis Partitionnés. Cela garantit que le modèle discrétisé conserve des propriétés clés telles que la conservation de l'énergie et la passivité. Le chapitre développe les formulations faibles, les projections et les hamiltoniens discrets pour l'équation de la chaleur et l'équation d'Allen-Cahn, puis développe la discrétisation du modèle de solidification complet. La principale contribution de ce chapitre réside dans la méthodologie de discrétisation appliquée au modèle Port Hamiltonien implicite du processus de solidification en utilisant l'entropie comme fonction génératrice. Globalement, cette thèse propose une approche pour la modélisation, la simulation et le contrôle des processus de solidification en utilisant le cadre Hamiltoniens à ports. Les résultats posent une base complète pour de futures recherches et développements dans les systèmes à paramètres distribués avec interfaces mobiles, en particulier pour les applications en ingénierie environnementale et chimique This thesis presents a study on modeling, formulating, and discretizing solidification processes using the Port Hamiltonian framework combined with the phase field approach. The goal is to provide numerical models suitable for simulating, designing, and controlling such processes. It addresses the challenges of representing and controlling phase change phenomena in distributed parameter models with moving interfaces, with a particular focus on the solidification of pure water. The work has been motivated by the development of green processes for water purification technologies such as cyclic melt and crystallization of water, which offer a low-energy solution while minimizing the use of hazardous materials. The first chapter recalls briefly the physical models of multiphase systems and the description of the interface between the phases, in terms of thin or diffuse interfaces. It presents the phase field theory and the associated thermodynamical models of the multiphase systems. Finally, it expresses the dynamics of solidification processes as a coupled system of evolution equations consisting of the Allen-Cahn equation and energy balance equations. A main contribution of this chapter consists in a comprehensive presentation of solidification using the entropy functional approach within the phase field framework. In the second chapter, the Port Hamiltonian formulation of the dynamics of solidification processes using the phase field approach is developed. This chapter introduces Boundary Port Hamiltonian Systems and shows how an extension of the state space to the gradient of the phase field variable leads to a Port Hamiltonian formulation of the solidification model. The model is written in such a way that it utilizes the available thermodynamic data for liquid water and ice, allowing for a detailed and physically-based modeling, leading to an implicit Boundary Port Hamiltonian model. The final chapter focuses on the structure-preserving discretization of the solidification process using the Partitioned Finite Element Method. This ensures that the discretized model retains the Port Hamiltonian structure and, in turn, the key properties such as energy conservation and passivity. The chapter covers weak formulations, projections, and discrete Hamiltonians for the heat equation and the Allen-Cahn equation, leading to the spatial discretization of the solidification model. The principal contribution of this chapter lies in the discretization methodology applied to the implicit Port Hamiltonian model of the solidification process using entropy as the generating function. Overall, this thesis provides structured models of solidification processes using the Port Hamiltonian framework, providing a foundation for their physics-based simulation and control and for future research and development in distributed parameter systems with moving interfaces, particularly for environmental and chemical engineering applications

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Siangsanun, Vorasiri. "Hybrid process : hydrocyclone, coagulation, floculation and flotation for water treatment process." Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0019/document.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est de développer un procédé hybride qui combine à lacoagulation, la floculation et le procédé de flottation dans un hydroclone pour réaliser letraitement de l'eau. Le développement sert à déterminer la caractérisationhydrodynamique ainsi que les conditions optimales pour réaliser le traitement de l'eau.L'étude de caractérisation hydrodynamique est réalisée à l’aide d’une simulationnumérique (Computational Fluid Dynamics). Le travail expérimental a été réalisé à l’aidede la technique dite de l'échographie Doppler afin d’étudier l'hydrodynamique. Lesrésultats ont servi à valider la technique expérimentale « méthode de la goutte d’huile » et les connaissances de base expliquant les phénomènes du procédé hybride. La technique de diffraction du laser est utilisée pour déterminer la taille des micro-bulles ainsi que les paramètres qui affectent leur taille.Le travail expérimental sur le développement d'un pilot hybride est étudié avec del'eau synthèse et de l'eau naturelle. L'objectif de cette étude est d'appliquer ce procédéhybride pour le traitement de l'eau. Différents paramètres tels que les caractéristiques del'eau brute, le type et la concentration de coagulant et de floculant, la fraction de l'air et ledébit d'entrée, ont été modifiés à plusieurs reprises afin d'en déterminer les effets sur leprocédé hybride The aim of this study is to develop a hybrid process which combines withcoagulation, floculation and flotation process in a hydroclone for water treatmentprocess. The development is for characterization the hydrodynamics of this process andto find the optimum condition for water treatment process.The hydrodynamics characterization study is carried out by the numericalsimulation (Computational Fluid Dynamics) and experimental work by Dopplerultrasound velocimetry technique to study the hydrodynamics for the further research.The results are used for validating the oil droplet experimental technique and to be thebasis knowledge to explain the phenomena in the hybrid process. Laser diffractiontechnique is involved for determining the micro bubbles size and also study on theparameter affects to the size. The experimental work of a developed hybrid pilot plant is studied with synthesisraw water and natural river water. The objective of this study is to apply this hybridprocess for the water treatment. The parameters have been varied in many operatingconditions to indicate the separation and the water treatment phenomena such as rawwater characteristic, coagulant - floculant type and concentration, air fraction and inletflow rate

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Lajaunie-Salla, Katixa. "Modélisation de la dynamique de l'oxygène dissous dans l'estuaire de la Gironde." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0381/document.

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Abstract:

L’estuaire de la Gironde est sujet à des épisodes d’hypoxie très marqués en été dans la Garonne estuarienne autour de Bordeaux, lorsque le bouchon vaseux y est très concentré, le débit fluvial faible et la température élevée. Les observations indiquent que la diminution des concentrations en oxygène est liée à la combinaison des facteurs naturels (apports par le bassin versant et hydrodynamique sédimentaire) et anthropiques (rejets d’eaux urbaines partiellement traitées). Afin de quantifier les mécanismes contrôlant les variations temporelles et spatiales de l’oxygène dissous, un modèle biogéochimique a été couplé à un modèle hydro-sédimentaire à 3D, capable de simuler le transport des variables dissoutes et particulaires, les réactions consommant l’oxygène, et la ré-aération par l’atmosphère. Le modèle biogéochimique reproduit bien les variations d’oxygène dans la Garonne à Bordeaux à l’échelle saisonnière et lunaire et permet de quantifier les contributions relatives des rejets urbains et des apports du bassin versant à la consommation en oxygène. Utilisé pour simuler des conditions futures (d’ici à 50 ans), le modèle indique que les phénomènes d’hypoxie estivale ont tendance à s’amplifier dans la Garonne estuarienne du fait de l’augmentation de la température de l’eau, de la diminution des débits fluviaux et de l’augmentation de la population dans l’agglomération bordelaise. Les simulations de différents scenarii de gestion indiquent que des soutiens d’étiage, une amélioration du traitement des eaux urbaines et éventuellement un transfert des rejets vers l’aval seraient nécessaires pour éviter une altération drastique de la qualité du milieu aquatique The Gironde estuary shows frequent events of hypoxia, particularly during summer in the Garonne tidal river near the city of Bordeaux, in the presence of a dense turbidity maximum, when river discharge is low and water is warm. Field observations reveal that decreases in oxygen concentrations are linked to the combination natural processes (inputs from the watershed and sediment hydrodynamics) and anthropogenic processes (loads of partially treated urban waters). In order to quantify the mechanisms controlling the temporal and spatial variations of dissolved oxygen, a 3D biogeochemical model was coupled to the hydro-sedimentary model. It allowed simulate the transport of solutes and suspended material, the biological reactions consuming oxygen, and the re-aeration by the atmosphere. The biogeochemical model reproduces satisfactorily the seasonal and neap-spring time scale variations of dissolved oxygen around the city of Bordeaux and quantifies the relative contribution of urban and watershed inputs to oxygen consumption. When used to simulate future conditions (50 years), the model indicates that summer hypoxia will likely increase in the future, due to the increase in water temperatures and decrease in river discharge (droughts), and increase in population in the megacity of Bordeaux. Simulation of different management scenarios indicate that support for low-water river discharge, improvement of waste water treatments, and eventually a displacement of urban load downstream will be necessary in order to avoid a drastic alteration of the quality of the aquatic system

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Laquerie, Nathalie. "Simulation numérique d'un écoulement diphasique multicomposant en milieu poreux." Bordeaux 1, 1997. http://www.theses.fr/1997BOR10526.

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Abstract:

Le but de la thèse est de simuler le lessivage par injection d'eau d'un aquifère pollué par un hydrocarbure. L'accent est mis sur la modélisation où l'on prend en compte de façon explicite les échanges entre les phases, sans faire l'hypothèse d'équilibre local. Ce modèle nous a conduit à étudier un système de convection-diffusion-réaction dans lequel les temps caractéristiques régissant les divers mécanismes mis en jeu sont très différents. Dans un premier temps, nous avons fait l'étude monodimensionnelle, afin de cerner les principales difficultés : non linéarité, dégénérescence, caractère hyperbolique des équations. Afin de traiter aussi précisément que possible ces trois phénomènes, un schéma basé sur la méthode des pas fractionnaires est mis en place. Pour résoudre la partie convection, nous avons utilisé les schémas de Roe et de Harten, puis un schéma basé sur la méthode MUSCL introduite par Van Leer. La partie diffusion est traitée de manière semi-implicite par un schéma aux différences finies centrées. La partie réaction se ramène à l'étude d'un système d'équations différentielles ordinaires, qui est traité de façon semi-implicite. Dans ces deux dernières parties, les non-linéarités sont résolues à l'aide de la méthode de Newton. Ensuite, le schéma proposé est étendu à la dimension deux. On présente quelques tests numériques pour prouver la faisabilité de la méthode

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Leybros, Antoine. "Etude de la destruction de systèmes polyphasiques en milieu eau supercritique." Aix-Marseille 3, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX30035.

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Abstract:

Actuellement, aucun procédé de minéralisation des résines échangeuses d’ions usagées ne s’est imposé à l’échelle industrielle. L’oxydation hydrothermale est un procédé innovant de minéralisation des déchets organiques qui utilise les propriétés de l’eau supercritique pour obtenir un mélange propice à la destruction du composé organique. Le réacteur étudié au Laboratoire des Fluides Supercritiques et Membranes est un réacteur agité double enveloppe. La dégradation des résines a été validée avec un rendement supérieur à 99% en présence d’un co-carburant, l’isopropanol. L’influence de différents paramètres opératoires a été observée. Un mécanisme réactionnel détaillé de dégradation des résines cationiques et anioniques a été créé. Grâce aux mécanismes proposés, les étapes cinétiquement limitantes sont identifiées et un mécanisme simple a été créé et implémenté dans une simulation numérique. L’étude de profils de température expérimentaux permet de valider le modèle développé. L’écoulement turbulent réactif diphasique est représenté correctement par le modèle EDC. La vitesse de réaction serait ainsi contrôlée par le mélange des espèces Spent ion exchange resins (IER) are, hence, radioactive process wastes for which there is no satisfactory industrial treatment. Supercritical water oxidation offers a viable alternative treatment to destroy the organic structure of resins by using supercritical water properties. The reactor used in Supercritical Fluids and Membranes Laboratory is a double shell stirred reactor. Total Organic Carbon reduction rates higher than 99% were obtained thanks to POSCEA2 experimental set-up when using a co-fuel, isopropyl alcohol. Influence of operating parameters was studied. A detailed reactional mechanism for cationic and anionic resins is created. For the solubilization of the particles in supercritical water, a mechanism has been created with the identified rate determining species and implemented into Fluent® software through the EDC approach. Experimental temperature profiles are well represented by EDC model. Reaction rates are hence controlled by the chemical species mixing

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Gérard, Odile. "Propagation acoustique dans un milieu diphasique : eau-bulles d'air. Facteurs de réflexion et de transmission d'un rideau de bulles." Aix-Marseille 2, 1991. http://www.theses.fr/1991AIX22009.

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Abstract:

Les facteurs de reflexion et de transmission d'un rideau de bulles sont calcules par differentes methodes. Dans la methode du volume diphasique indefini, on utilise la relation qui donne l'attenuation en fonction de la partie imaginaire du nombre d'onde. Dans la methode de la lame diphasique a faces paralleles, le rideau de bulles est considere comme un milieu homogene de nombre d'onde propre, la loi de snell-descartes est appliquee. Dans la methode du volume reverberant avec attenuation, la contribution de chaque bulle est sommee, pour le calcul de l'intensite renvoyee par une bulle, l'attenuation due aux bulles deja rencontrees par l'onde est prise en compte. La methode du volume reverberant simple est une simplification de la methode precedente: l'attenuation due aux bulles deja rencontrees dans le calcul de l'intensite renvoyee par une bulle n'est pas prise en compte. Les deux methodes de reverberation donnent soit le facteur de reflexion global (pour un signal d'emission assez long), soit le facteur de reflexion en fonction du temps (pour un signal d'emission court). Apres la presentation de ces differentes methodes, l'influence des differents parametres (epaisseur du rideau de bulles, taux d'air. . . ) est etudiee sur des simulations numeriques. Cette etude montre que la frequence du maximum de reflexion et celle du minimum de transmission peuvent etre inferieures a la frequence de resonance des bulles les plus nombreuses. Elle nous a aussi permis de mettre en evidence le glissement et le dedoublement de la frequence du maximum du facteur de reflexion en fonction du temps. Ensuite ces trois methodes sont generalisees afin de les appliquer a un rideau multicouche. Enfin, des resultats experimentaux sont confrontes aux resultats de ces differentes methodes

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Amal, Youssef Noguera Claudine Fritz Bertrand. "Analyse mathématique et numérique de modèles de germination et de croissance de particules minérales dans un contexte de simulation géochimique au contact de solutions aqueuses." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/00001045.

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Serra, Christophe. "Ultrafiltration frontale par fibres creuses : dimensionnement des modules et simulation du procédé en clarification des eaux." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30207.

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Abstract:

Le procede actuel de clarification et desinfection des eaux potables par ultrafiltration consiste a operer a debit constant et a faire circuler l'eau brute sous pression a l'interieur de fibres creuses ; l'eau epuree est collectee a l'exterieur (procede interne-externe). Le depot forme lors de la filtration est elimine par une sequence de retrolavage qui consiste a inverser le sens des flux. L'objectif est d'etudier de possibles ameliorations de ce procede en combinant trois idees. La premiere consiste a operer en mode frontal, c'est a dire sans recirculation a l'interieur du module. La seconde est de tirer parti d'un bullage d'air pour reduire le colmatage ou faciliter le retrolavage. La troisieme est d'operer en configuration externe-interne, les fibres creuses etant alimentees par l'exterieur et le permeat recupere dans la lumiere de celles-ci. Deux modeles theoriques prenant en compte les pertes de charge longitudinales dans le faisceau et dans les fibres sont developpes. Les simulations montrent que le debit net de production est maximum si le diametre externe des fibres et le taux de remplissage sont fixes aux valeurs optimales resultant de la competition entre l'augmentation de la surface filtrante et des pertes de charge. Ils quantifient egalement l'influence des proprietes de la ressource et des conditions operatoires. Menees sur une suspension de bentonite et sur l'eau de seine a differentes echelles, de la fibre unique a un module de taille industrielle, les experiences confirment globalement les resultats theoriques. Elles montrent aussi que le procede externe-interne et l'emploi d'air lors de la filtration permettent d'allonger les cycles de filtration augmentant ainsi le debit net et diminuant donc les pertes en eaux. Utilise lors des sequences de retrolavage, l'air permet d'en reduire la duree et d'en augmenter l'efficacite notamment lorsqu'il est couple a un a-coup de pression

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Beaudré, Anne. "Simulation spatio-temporelle sur ordinateur des processus radiolytiques induits dans l'eau par des electrons." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30182.

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Abstract:

Mise au point des codes monte carlo pour simuler le transport complet d'electrons dans l'eau liquide et l'evolution chimique des especes creees lors de l'irradiation. Trois etapes decrivent la sequence d'evenements: l'etape purement physique correspondant au ralentissement des electrons, l'etape physico-chimique d'apparition de produits et l'etape chimique de diffusion et de reactions des especes

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Doquang, Zdravka. "Etudes expérimentale et numérique des performances des contacteurs de désinfection de l'eau par le chlore." Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0038.

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Abstract:

La presente etude s'inscrit dans le cadre du probleme de traitement de l'eau potable et aborde les aspects essentiels intervenant dans le choix d'une geometrie de reservoir de chloration afin d'obtenir une efficacite maximale de desinfection. Le memoire se decompose en quatre parties. Le premier chapitre est consacre a une analyse bibliographique concernant l'etat de l'art du procede de desinfection. Apres avoir formule les objectifs principaux, nous y presentons les deux approches theoriques qui composent cette etude: une, basee sur la methodologie des tracages et de la modelisation des courbes de distribution des temps de sejour, l'autre, s'appuyant sur la mecanique des fluides numerique. Dans le second chapitre les resultats experimentaux obtenus par la premiere approche sont analyses. Des modeles globaux, etablis sur la base des donnees experimentales et permettant de caracteriser la performance des contacteurs, sont ensuite proposes. Le chapitre suivant contient l'ensemble des resultats numeriques obtenus a l'aide des codes fidap et estet. Il est note que la deuxieme approche fournit une information plus fine en ce qui concerne la performance des contacteurs de desinfection. Dans le dernier chapitre une analyse comparative des resultats obtenus par les deux approches est presentee et la complementarite de deux methodes est montree. Enfin, une conclusion est faite sur la base de l'ensemble de resultats qui montre l'interet de l'utilisation de la mecanique des fluides numerique pour la modelisation des contacteurs de chloration

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Shojae, Ghias Masoumeh. "Numerical simulations of coupled groundwater flow and heat transport incorporating freeze/thaw cycles and phase change in a continuous permafrost environment." Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27693.

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Abstract:

Dans les régions nordiques, l’une des conséquences du réchauffement climatique est le dégel du pergélisol. En plus de favoriser la libération de quantités importantes de méthane et de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, le dégel du pergélisol entraînera une modification des conditions hydrologiques locales et régionales, affectant ainsi les écosystèmes. Ce dégel pourra aussi conduire à un affaissement des sols et endommager ainsi les infrastructures routières. Dans le cadre de cette étude, des simulations numériques couplant l’écoulement des eaux souterraines et le transport de chaleur ont été réalisées dans le but de mieux appréhender les interactions entre l’écoulement des eaux souterraines et la dynamique thermique relative au dégel du pergélisol sur les pistes de l’Aéroport d’Iqaluit, Nunavut, Canada. Un modèle conceptuel du site est d’abord développé et le modèle numérique bidimensionnel correspondant est calé à partir des températures observées du sol. Les impacts futurs du réchauffement climatique sur le régime thermique et le système d’écoulement, aussi que le tassement dû au dégel, sont ensuite simulés sur la base des scénarios climatiques proposés par le Groupe Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat (GIEC). Dans le cadre d’un réchauffement climatique, la couverture neigeuse de surface est identifiée comme le facteur principal affectant la dégradation du pergélisol, y compris par son rôle dans l’accroissement de la sensibilité de la dégradation du pergélisol aux changements de divers facteurs hydrogéologiques. Dans ce cas, le transfert de chaleur par advection joue un rôle relativement mineur, quoique non négligeable, vis-à-vis du transfert de chaleur par conduction, du fait de l’extension importante d’un sol de faible perméabilité à proximité de la surface. Le transfert de chaleur par convection, qui est fortement influencé par la couche de neige superficielle, contrôle la libération de l’eau non gelée et la profondeur de la couche active aussi bien que l’amplitude du tassement et du soulèvement par le dégel. L'effet de la zone non saturée sur le dégel du pergélisol est plus important dans les sols fins, recouverts de neige en surface. De plus, l’ampleur du tassement dû au dégel augmente considérablement en présence d’une couverture neigeuse. Enfin, les simulations ont montré que, le long de routes, les zones les plus vulnérables au tassement sont les accotements recouverts de neige ainsi que les zones de transition adjacentes au bloc de pergélisol. Les simulations numériques ont également montré l’importance d’utiliser les fonctions de gel appropriées pour les types de sols impliqués. En effet, la position du front de gel (couche active) varie en fonction des caractéristiques du sol. Les résultats des simulations ont également mis en évidence les effets d'une distribution stochastique de la conductivité hydraulique sur l’advection thermique. Les taux de dégel du pergélisol sont relativement plus élevés dans des zones de haute perméabilité, trouvées dans la structure du sol d'un système hétérogène, que dans le cas d’un sol homogène. Paradoxalement, les résultats ont montré que dans les zones de décharge, le transport de chaleur par advection a pour conséquence d'augmenter le plafond du pergélisol. En effet, l'eau froide s'écoulant dans ce secteur annule le gain de chaleur résultant du processus de conduction. At high northern latitudes, climate warming will induce permafrost degradation that will modify local and regional hydrogeological systems and ecosystem functionality, as well as increase the release of carbon and methane to the environment. Northern infrastructure, in particular roads and embankments, will also experience significant degradation. In this study, numerical simulations of coupled groundwater flow and heat transport have been developed to assess the effects of realistic combinations of hydrogeological parameters and surface conditions on the temporal and spatial evolution of permafrost degradation in a cold-region paved terrain, at the Iqaluit airport, Nunavut. A conceptual model is first developed for the site and a corresponding 2D numerical model is calibrated to the observed groundwater flow and thermal regime. Future climate warming impacts on the thermal regime and flow system, as well as thaw settlements are then simulated based on climate scenarios proposed by the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Under climate warming, the surface snow cover is identified as the leading factor affecting permafrost degradation, and significantly contributes to positive feedback between the hydrogeological flow system and the frozen ground. In this case, advective heat transport plays a relatively minor, but non-negligible role compared to conductive heat transport, due to the significant extent of low-permeability soil close to surface. Conductive heat transport, which is strongly affected by the surface snow layer, controls the release of unfrozen water and the depth of the active layer as well as the magnitude of thaw settlement and frost heave. The effect of the unsaturated zone on permafrost thaw was most important in finer soil where overlain by snow. The magnitude of thaw settlement also significantly increases with a snow cover. The most vulnerable areas to permafrost thaw settlement along a road or taxiway embankment would be the snow-covered shoulders, as well as the transition zones at the adjacent margins of the permafrost block. The simulation results also showed the importance of selecting the appropriate freezing function based on the type of soil, when frequent freezing and thawing cycles occur in a permafrost setting. The thaw front simulated with a smooth (low slope) freezing function, was deeper compared to that for a steeper freezing function. The simulation results also highlighted the contributing effects of a stochastic hydraulic conductivity distribution on thermal advection. Permafrost thaw rates in high permeability zones, found in the soil structure of a heterogeneous system, are larger than rates for a homogeneous soil. Advective heat transport can paradoxically also increase the permafrost table in downgradient areas where the flowing cold water negates heat gain from conduction alone.

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Amal, Youssef. "Analyse mathématique et numérique de modèles de germination et de croissance de particules minérales dans un contexte de simulation géochimique au contact de solutions aqueuses." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13126.

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Abstract:

La plupart des modèles géochimiques qui traitent des interactions entre les roches et les solutions incluent les relations d'équilibre thermodynamique entre les phases solides et la solution, et abordent les problèmes de cinétique en introduisant des vitesse de croissance et de dissolution, mais ils ne décrivent généralement l'étape de nucléation que de manière empirique. De tels modèles supposent que les particules se mettent à nucléer avec une taille fixée une fois pour toutes, dès que la saturation dépasse une valeur critique. De plus, leur vitesse de croissance ou de re-dissolution ultérieure est habituellement supposée indépendante de leur taille, ce qui ne permet pas de décrire certains effets importnas tels que le mûrissement d'Ostwald. Un nouveau modèle a été proposé par Noguera et al. (2006) pour pallier ces déficiences. Il mène à un système d'équations intégro-différentielles hautement non-linéaires qui combine les effets de la germination homogène ou hétérogène des particules, de la croissance cristalline et du mûrissement des cristaux ou de leur redissolution en fonction de l'évolution de l'état de saturation en solution aqueuse de la phase minérale concernée (énergie d'activation). Du point de vue numérique, lors de la germination, le nombre de particules augmente d'une manière continue au cours du temps. Pour prévoir l'évolution du système, il est nécessaire de connaître l'état de chaque particule à tout instant et de mémoriser l'historique de cette évolution. Cette exigence est un est un handicap sévère pour la simulation numérique à cause du coût mémoire engendré. Elle rend aussi le problème plus complexe à résoudre sur le plan numérique. L'objectif de cette thèse était de développer un algorithmz de résolution numérique, capable d'effectuer d'une manière rapide des calculs précis, pour l'introduire dans le modèle de simulation des interactions fluides-roches (Nanokin) qui prend en compte de façon détaillée la germination et la croissance cristalline pour des phases minérales pures ou des phases dont la composition peut varier au cours de leur formation, par exemple sous forme de solutions solides. Cette approche permet de suivre l'évolution de la taille de chaque particule au cours du temps. Il décrit la variation temporelle de la taille des particules et la contribution de chaque particule à l'ensemble de la population (nombre de particules, nombre de moles) Most geochemical models considering the interactions between rocks ans solutions include thermodynamic equilibrium relationships between solid phases and aqueous solutions, and address the kinetic problems by introducing rates of growth and dissolution, but usually they describe the step of nucleation only empirically. Such models assume that the particules begin to nucleate with a fixed size, once the saturation exceeds a critical value. Moreover, their growth or re-dissolution rate is usually assumed independent of their size, which does not allow describing some effects such as Ostwald ripening. A new model was proposed by Noguera and al. (2006) to correct this weakness. It is controlled by a system of highly non-linear integro-differentials equations which combines the effects of : homogeneous or heterogeneous nucleation, growth and ripening of particles or their re-dissolution as a function of the evolution of the saturation of the concerned mineral phases in the aqueous solution. Due to the nucleation, the number of particles is numerically a function of time strictly increasing. Moreover, to predict the evolution of the system, it is necessary to know the status of each particle at any moment and to remember the history of its evolution. This is very costly in terms of data storage and data processing. The aim of this thesis was to develop an algorithm of numerical resolution that can perform a fast and accurate calculation in order to introduce it in the fluid-rock interactions simulation model, taking into account the germination and growth of pure mineral phases or phases whose composition may vary during their formation, like sollids solutions. The resulting software is called "Nanokin". This approach allows following the size evolution of each particle, as a function of time. It also describes the contribution of each particle to the entire population of particles (number of particles, number of moles)

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Kara, Yilmaz. "Oxydation thermique des composés organiques volatils en épurateur récupératif : optimisation des outils de dimensionnement." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT004H.

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Abstract:

L'épuration thermique récupérative (ETR) permet de traiter par combustion les effluents chargés en Composés Organiques Volatils (COV). L'effluent est maintenu à 750ʿC environ pendant un temps de séjour de 0,5 à 1 s. Cependant, ces réacteurs génèrent, s'ils sont mal dimensionnés, des émissions importantes d'imbrûlés, de CO2, de CO et de NOx. Un ETR pilote, qui représente une tranche d'incinérateur industriel à l'échelle ư, a été construit. A l'aide de plans d'expériences, nous avons déterminé les domaines de conduite optimale de l'épurateur, et optimisé la géométrie du réacteur. Une simulation numérique est proposée et confrontée à des cartographies expérimentales de vitesse, de température, et de concentration d'espèces chimiques. Elle permet de caractériser les phénomènes aérodynamiques, thermiques, et chimiques de l'oxydation des COV et de la formation des polluants secondaires. Nous proposons deux techniques simples pour la réduction des émissions de NO et de CO.

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Vigano, Alessandro. "Modélisation numérique et expérimentale des phénomènes de givrage par accrétion de neige collante." Phd thesis, ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00786189.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude du givrage atmosphérique des structures par accrétion de neige collante qui peut conduire à des dommages sévères aux structures. Les particules à la base de ce type d'accrétions sont caractérisées par un mélange d'eau et glace quantifié dans cette étude par un paramètre sans dimension: la teneur en eau liquide: 푇 définie comme le ratio de la masse liquide sur la masse totale de la particule. La définition de la TEL considérée dans ce travail est différente de celle utilisée en aéronautique. Dans cette étude, la neige collante a été reproduite avec une températures ambiante négative. L'approche expérimentale, mise en oeuvre dans une soufflerie climatique, est consacrée à l'étude de l'effet de la 푇 sur l'accrétion de neige sur une structure de test. La 푇 est ajustée en modifiant la température ambiante. Les résultats sont synthétisés par le coefficient definì comme le ratio entre le flux massique de l'accrétion, et le flux massique de neige incidente. Un premier modèle numérique évalue les conditions aux limites pour le modèle d'accrétion: c.à.d. la distribution en taille des particules à l'amont de la structure et la 푇 associée. La première partie du modèle numérique d'accrétion concerne l'analyse du comportement des particules à proximité de la structure expérimentale quantifié par le nombre de Stokes. La capacité des particules à impacter la structure est synthétisé par le coefficient de collision . L'analyse du coefficient expérimental , en fonction de est développée. Ceci permet l'étude de la capacité des particules à s'accrocher à la surface en fonction de la 푇 . Le résultat est évalué par le coefficient de collage . La seconde partie expose une approche pour modéliser la forme d'accrétion, par le coefficient de collage , en s'appuyant sur l'angle d'impact entre la particule et la surface. Des perspectives sont proposées.

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Simonet, Laurence Fouquet Francis Kléber Xavier. "Effet des hétérogénéités sur le Pouvoir Thermoélectrique de l'acier de cuve." Villeurbanne : Doc'INSA, 2007. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=simonet.

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Lalaimode, Stéphane. "Réalisation d'un ensemble de logiciels de simulation du comportement d'une centrale nucléaire à eau pressurisée en situation accidentelle très dégradée (Crisalide)." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10095.

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Abstract:

Depuis quelques annees, edf a ete amene, a la suite en particulier de l'accident de tchernobyl, a s'interesser aux accidents graves sur les reacteurs a eau pressurisee francais (accidents avec fusion du cur). Des equipes de crise ont ete mises en place a edf, de facon a gerer en direct et pour le mieux (diagnostic et pronostic d'evolution de l'accident) de tels accidents s'ils survenaient. Dans ce cadre, l'equipe de crise du septen a choisi de se doter d'une chaine d'outils informatiques de simulation rapide dont l'elaboration a ete l'objet de ce travail pendant une duree de 30 mois. Plus precisement, le travail a consiste en la creation d'une chaine d'outils informatiques appelee crisalide, constituee d'un ensemble de modeles simulant le comportement thermohydraulique de la chaudiere (modele promethee), de l'enceinte (modele enceinte), calculant les rejets de produits de fissions a l'exterieur de l'enceinte de confinement (modele rejets) et devant satisfaire les criteres suivants: 1) logiciels compatibles entre eux (conformes a une norme); 2) exploitation sur micro-ordinateur; 3) performances de calcul: la simulation d'un scenario accidentel realisee a une vitesse tres superieure au temps reel (minimum 50 fois); 4) resultats de calcul acceptables (erreur maximale <20%). L'ensemble de la chaine presente aujourd'hui un caractere coherent, ce qui facilite la maintenance et les evolutions ulterieures du produit

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Simonet, Laurence. "Effet des hétérogénéités sur le Pouvoir Thermoélectrique de l'acier de cuve." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0123/these.pdf.

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Abstract:

En condition normale de fonctionnement, la cuve des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) est soumise à un vieillissement induit par l’irradiation. Afin de suivre l’évolution des caractéristiques de l’acier en service, EDF a lancé un programme de surveillance qui consiste à effectuer des essais mécaniques sur des éprouvettes vieillies en réacteur. Les résultats de ces essais présentent l’inconvénient d’être affectés par la présence d’hétérogénéités au sein de l’acier. En effet, du fait de son mode de fabrication, l’acier de cuve présente des zones ségrégées. Aussi, EDF a lancé un programme de mesures de Pouvoir Thermoélectrique (PTE) sur les éprouvettes de résilience du programme de surveillance, pour compléter les essais mécaniques et aider à leur interprétation. Actuellement, ces mesures sont difficilement exploitables car elles incluent à la fois l’effet de l’irradiation et l’effet des hétérogénéités métallurgiques. L’objectif de la thèse a consisté à évaluer l’effet des hétérogénéités sur le PTE de l’acier de cuve non irradié. Pour cela, un modèle numérique a été développé permettant de calculer le PTE d’une structure composite. Nous avons vu que le modèle était pertinent pour mettre en évidence l’effet des hétérogénéités sur le PTE de l’acier de cuve, qui est assimilé à un composite « matrice »/« ségrégation ». Le modèle nous a également permis de mettre en évidence l’influence de différents paramètres sur la mesure de PTE. Nous avons notamment montré que les conditions de mesure ont un effet majeur sur la valeur de PTE obtenue (influence de la pression de contact, de la position de l’éprouvette sur l’appareil, de l’emplacement des hétérogénéités métallurgiques,…) In service working conditions, the vessel of the Pressurized Water Reactors (PWR) undergoes an ageing due to irradiation. In order to follow the evolution of the mechanical characteristics of the steel in service, EDF launched a surveillance program which consists to carry out mechanical tests on samples aged in reactor. However, the results of these tests have the disadvantage to be affected by the presence of heterogeneities within the steel. Indeed, because of its manufacturing process, the steel contains segregated areas. Thus, EDF launched Thermoelectric Power Measurements (TEP) on the resilience samples of the surveillance program, to complete the mechanical tests and to help with their interpretation. However, these measurements are today difficult to analyse because they include at the same time the effect of the irradiation and the effect of the metallurgical heterogeneities. The aim of this work consisted in evaluating the effect of the heterogeneities on the TEP of the non-irradiated vessel steel. For that, a numerical model was developed which allows to calculate the TEP of a composite structure. We have shown that the model is pertinent to highlight the effect of the heterogeneities on the TEP of the vessel steel, which is considered like a “matrix”/“segregation” composite. The model allowed us to put emphasis on the influence of different parameters on the TEP measurement. We have thus showed that the measurements conditions have an important effect on the obtained TEP value (influence of the applied pressure, the position of the sample on the device, the site of the metallurgical heterogeneities,…)

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Dupuy, Alain. "Simulation de la contamination diffuse des eaux souterraines par les nitrates à l'échelle du bassin versant." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2306.

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Abstract:

La presente etude s'inscrit dans le cadre de recherches sur la gestion des pollutions diffuses agricole a l'echelle du bassin versant. Les sols et l'assolement observes sur un bassin versant pilote de poitou-charentes sont utilises dans un modele mecaniste stochastique agriflux pour simuler l'ecoulement de l'eau et le transport des nitrates dans la zone racinaire et dans la frange superieure de la zone non saturee sur une periode de 15 ans. Les resultats de cette sont utilises sous forme de flux saisonniers pour reconstituer les concentrations en nitrates rencontrees dans la nappe. Une approche basee sur un modele de melange a montre que l'on pouvait reconstituer les concentrations de nitrates dans la nappe en fonction des conditions hydrodynamiques et des flux d'eau et de nitrates percolant depuis la surface. Dans une seconde approche, le couplage hydrodynamique entre les differentes zones du milieu (racinaire, non saturee et saturee) est realise sur des modeles d'ecoulement et de transport adaptes a l'echelle du bassin versant. Les flux d'infiltration calcules par agriflux dans la zone non saturee sont utilises comme flux de recharge dans le modele hydrodynamique modflow qui est utilise pour simuler l'hydrodynamique transitoire sur l'ensemble du bassin. Les periodes de contraintes de 90 jours sont determinees a l'aide d'une analyse correlatoire sur les donnees pluviometrique et piezometrique, et permettent de reconstituer un pseudo-regime transitoire par une succession d'etats permanents. Le modele mt3d est utilise pour la simulation du transport des nitrates dans la nappe avec le meme decoupage temporel que celui de modflow. L'hydrodynamique et le transport sont reconstitues sur le bassin sur une periode de 15 ans avec un pas de temps saisonnier. La dynamique des teneurs en nitrates dans une nappe a l'echelle d'un bassin versant et l'impact de differentes pratiques culturales peuvent ainsi etre simules dans une optique de gestion des pollutions diffuses agricoles.

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Blatman, Géraud. "Adaptive sparse polynomial chaos expansions for uncertainty propagation and sensitivity analysis." Clermont-Ferrand 2, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440197.

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Abstract:

Cette thèse s'insère dans le contexte générale de la propagation d'incertitudes et de l'analyse de sensibilité de modèles de simulation numérique, en vue d'applications industrielles. Son objectif est d'effectuer de telles études en minimisant le nombre d'évaluations du modèle, potentiellement coûteuses. Le présent travail repose sur une approximation de la réponse du modèle sur la base du chaos polynomial (CP), qui permet de réaliser des post-traitements à un coût de calcul négligeable. Toutefois, l'ajustement du CP peut nécessiter un nombre conséquent d'appels au modèle si ce dernier dépend d'un nombre élevé de paramètres (e. G. Supérieur à 10). Pour contourner ce problème, on propose deux algorithmes pour ne sélectionner qu'un faible nombre de termes importants dans la représentation par CP, à savoir une procédure de régression pas-à-pas et une procédure basée sur la méthode de Least Angle Regression (LAR). Le faible nombre de coefficients associés aux CP creux obtenus peuvent ainsi être déterminés à partir d'un nombre réduit d'évaluations du modèle. Les méthodes sont validées sur des cas-tests académiques de mécanique, puis appliquées sur le cas industriel de l'analyse d'intégrité d'une cuve de réacteur à eau pressurisée. Les résultats obtenus confirment l'efficacité des méthodes proposées pour traiter les problèmes de propagation d'incertitudes et d'analyse de sensibilité en grande dimension

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Baudel, Sophie. "Contribution à l'analyse et à la modélisation des phénomènes physico-chimiques liés à l'hydrothermalisme océanique." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT004G.

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Abstract:

Ce travail presente une simulation numerique detaillee de la circulation hydrothermale oceanique, comportant un modele de convection naturelle en milieu poreux et un modele de transfert de matiere entre la roche et le fluide qui a ete applique au cas de la silice. L'evolution des grandeurs locales et globales a d'abord ete etudiee dans le cas d'une matrice solide de permeabilite uniforme. Dans un deuxieme temps, diverses variations de permeabilite au sein de la matrice et diverses configurations de fracture du milieu ont ete prises en compte. Il apparait tres clairement que l'organisation des ecoulements et l'intensite des phenomenes d'echange aussi bien physiques que chimiques sont, dans une large part, conditionnes par la structure de la roche, ses heterogeneites de permeabilite et sa fracturation. Les modeles developpes dans ce travail permettent de rendre compte des manifestations hydrothermales de faible intensite qui ont ete observees sur le terrain ainsi que des fortes concentrations en certains elements qui ont ete mesurees dans les fluides et dans les structures sedimentaires environnant les sorties du fluide

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Maton, Laure Amigues Jean-Pierre. "Représentation et simulation des pratiques culturales des agriculteurs à l'échelle régionale pour estimer la demande en eau d'irrigation application à un basin versant maïsicole du sud-ouest de la France... /." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000631.

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Peytavin, Cécile. "Réduction des nitrates et nitrites en azote par Pseudomonas stutzeri : études cinétiques modélisation et simulation d'un système dénitrifiant." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL042N.

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La dénitrification est la réduction biologique des nitrates en azote par les bactéries. Pseudomonas stutzeri a été choisi pour représenter une population dénitrifiant dans un procédé de traitement des eaux usées. Le processus a lieu en deux étapes: réduction des nitrates (NO3-) en nitrites puis des nitrites (NO2-) en azote (N2). La cinétique de réduction des nitrates et de la réduction simultanée des nitrates et de l'oxygène a été étudiée à partir des cultures de Ps. Stutzeri afin de mettre en évidence les phénomènes cinétiques dominants dans le système. Dans un premier temps, les expériences ont été réalisées dans des conditions anaérobies en réacteurs discontinus et continus. L’accumulation des nitrites observée uniquement en culture discontinue est le résultat d'un système de réduction des nitrites plus faible que le système de réduction des nitrates. La réduction des nitrites en azote est l'étape limitante au cours de la dénitrification. Il existe une vitesse maximale de dénitrification égale à la vitesse spécifique maximale de réduction des nitrites. Ceci se traduit par une compétition entre la réduction des nitrates et la réduction des nitrites au niveau de la chaine de transport des électrons. Dans un deuxième temps, une étude cinétique a été réalisée dans des conditions micro-aérobies en réacteur continu. L’interprétation des résultats met en évidence une augmentation de la capacité respiratoire des cellules de Ps. Stutzeri et laisse supposer une augmentation du taux maximal de croissance lorsque les nitrates et l'oxygène sont réduits simultanément. La description d'un système dénitrifiant à l'aide d'un modèle non structuré permet de généraliser les hypothèses cinétiques à l'ensemble de la population dénitrifiante. Ce modèle qui a été établi pour simuler les cultures discontinues permet également de simuler correctement les cultures continues en régime stationnaire et en régime dynamique

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Tabach, Eddy El. "Étude de l'impact d'une pollution accidentelle et d'une pollution agricole sur les ressources en eau souterraine." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Tabach.pdf.

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Abstract:

Le travail de thèse concerne la protection des ressources en eau souterraines contre les pollutions de types accidentel et agricole. Il comporte trois parties: La première partie présente une analyse bibliographique des mécanismes de transfert de polluants dans la zone non saturée. Elle expose les techniques de résolution numérique des équations régissant ces transferts (approche mécaniste). Des approches de type "traitement de données" sont également présentées. L'accent est mis sur les réseaux de neurones, qui sont de plus en plus utilisés dans le domaine de l'environnement. La deuxième partie traite de la migration des polluants non-miscibles (de type hydrocarbures ou solvants chlorés) dans la zone non saturée provenant d'une source de pollution accidentelle liée à un accident routier. Après une analyse bibliographique sur l'accident de référence, sur les polluants les plus transportés sur les routes et sur les logiciels disponibles, on présente la zone d'étude et les essais effectués au laboratoire pour déterminer le coefficient de perméabilité à saturation et les paramètres de Van Genuchten de la couche de couverture. On donne ensuite les résultats de l'étude paramétrique sur un exemple de référence à l'aide du code NAPL-Simulator (Guarnaccia et al. , 1997) Cette étude permet de dégager les paramètres prépondérants. Ces paramètres sont ensuite considérés pour la construction d'une base de données qui sert à la calibration d'un modèle basé sur les "réseaux de neurones ". Ce modèle est utilisé dans le cas de l'étude de l'impact de l'aménagement de la RN2 entre Avesnes sur Helpes et Maubeuge sur les champs captants du synclinal de Bachant. La troisième partie traite de la migration d'une pollution diffuse d'origine agricole (nitrates) dans la zone non saturée. On présente la zone d'étude et les résultats des suivis in situ, en ce qui concerne d'une part les apports d'engrais en surface (historiques culturaux) et d'autre part les mesures de profils en nitrates effectués pour certains sondages. On présente ensuite la construction de la base de données. Les variables d'entrée retenues sont les historiques culturaux en surface (apports d'azote), l'épaisseur de la couche de couverture limoneuse en dessous de la zone racinaire, la profondeur de la nappe et le temps. Finalement, on présente le modèle de réseaux de neurones artificiels et son application à la construction de cartes de contamination en nitrates de la partie supérieure de la nappe

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Benremita, Hocine. "Approche expérimentale et simulation numérique du transfert de solvants chlorés en aquifère alluvial contrôlé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2002. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2002/BENREMITA_Hocine_2002.pdf.

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Abstract:

Dans le but d'approfondir la compréhension des mécanismes complexes de pollution des eaux souterraines par des solvants chlorés, il est indispensable de mieux appréhender les processus physico-chimiques de transfert de masse entre phases et les phénomènes d'échanges entre les différents compartiments du milieu souterrain et l'atmosphère. Des expériences ont été menées sur la plate forme expérimentale contrôlée SCERES de dimensions 25 m1́2 m3́ m reconstituant un aquifère alluvial. Elles ont monté que le développement et la distribution du panache des vapeurs de solvants chlorés sont fortement influencés par la température, l'advection par effet de densité et le flux de masse vers l'atmosphère. Cette pollution par les vapeurs peut engendrer une contamination significative de la nappe par dispersion verticale à travers la frange capillaire, et une contamination plus intense par lessivage des vapeurs avec des flux de plusieurs dizaines de fois plus importants. La validation du code de calcul SIMUSCOPP sur la base des résultats de ces expériences a permis, d'une part, de tester le modèle numérique en montrant dans quelle mesure il est capable de reproduire les concentrations observées, et d'autre part, de montrer l'intérêt de la modélisation numérique ainsi que ses limites With the objective of the better understanding of the complex mechanisms of groundwater pollution by chlorinated solvents, it is essential to apprehend the physico-chemical processes of mass transfer between phases and the exchange phenomena between the various compartments of the subsurface medium and atmosphere. Experiments were undertaken on controlled experimental platform SCERES with dimensions 25m1́2m3́m reconstituting an alluvial aquifer. It is observed that the development and the distribution of the chlorinated solvent vapor plume are strongly influenced by the temperature, density-induced advection and mass flux towards the atmosphere. This pollution by the vapor can cause a significant contamination of the water table by vertical dispersion through the capillary fringe, and a more intense contamination by vapor leaching with flux of several tens times more significant. Validation of multiphase model SIMUSCOPP on the basis of the results of these experiments allowed, on one hand, to test the model under which condition it is capable of reproducing the observed concentrations and, on the other hand, to show the potentials as well as the limits of numerical modeling

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Peretti, Pezzi Guilherme. "High performance hydraulic simulations on the grid using Java and ProActive." Nice, 2011. http://www.theses.fr/2011NICE4118.

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Abstract:

Optimization of water distribution is a crucial issue which has been targeted by many modelling tools. Useful models, implemented several decades ago, need to be updated and implemented in more powerful computing environments. This thesis presents the redesign of a legacy hydraulic simulation software (IRMA) written in FORTRAN that has been used for over 30 years by the Société du Canal de Provence in order to design and to maintain water distribution networks. IRMA was developed aiming mainly the treatment of irrigation networks. The growing complexity and size of networks requested to update IRMA and to rewrite the code by using modern tools and language (Java). This thesis presents IRMA’s simulation model, including its head loss equations, linearization methods, topology analysis algorithms, equipments modelling and the linear system construction? Some new specific simulation features are presented : scenarios with probabilistic demands (Débit de Clément), pump profiling, pipe sizing, and pressure driven analysis. The new adopted solution for solving the linear system is describer and a comparison with the previous FORTRAN results of all networks maintained by the Société du Canal de Provence and the values obtained from a standard and well-known simulation tool (EPANET). Regarding the performance of the new solution, a sequential benchmark comparing with the former FORTRAN version is presented. Finally, two use cases are presented in order to demonstrate the capability of executing distributed simulations in a Grid infrastructure, using the ProActive solution. The new solution has been already deployed in a production environment and demonstrates clearly its efficiency with a significant reduction of the computation time, an improved quality of results and a transparent integration with the company’s modern software infrastructure (spatial databases) L’optimisation de la distribution de l’eau est un enjeu crucial qui a déjà été ciblé par de nombreux outils de modélisation. Des modèles utiles, implémentés il y a des décennies, ont besoin d’évoluer vers des formalismes et des environnements informatiques plus récents. Cette thèse présente la refonte d’un ancien logiciel de simulation hydraulique (IRMA) écrit en FORTRAN, qui a été utilisé depuis plus de 30 ans par la Société du Canal de Provence, afin de concevoir et maintenir les réseaux de distribution d’eau. IRMA a été développé visant principalement pour le traitement des réseaux d’irrigation – en utilisant le modèle probabiliste d’estimation de la demande de Clément – et il permet aujourd’hui de gérer plus de 6000 km de réseaux d’eau sous pression. L’augmentation de la complexité et de la taille des réseaux met en évidence le besoin de moderniser IRMA et de le réécrire dans un langage plus actuel (Java). Cette thèse présente le modèle de simulation implémenté dans IRMA, y compris les équations de perte de charge, les méthodes de linéarisation, les algorithmes d’analyse de la topologie, la modélisation des équipements et la construction du système linéaire. Quelques nouveaux types de simulation sont présentés : la demande en pointe avec une estimation probabiliste de la consommation (débit de Clément), le dimensionnement de pompe (caractéristiques indicées), l’optimisation des diamètres des tuyaux, et la variation de consommation en fonction de la pression. La nouvelle solution adoptée pour résoudre le système linéaire est décrite et une comparaison avec les solveurs existant en Java est présentée. La validation des résultats est réalisée d’abord avec une comparaison avec une comparaison entre les résultats obtenus avec l’ancienne version FORTRAN et la nouvelle solution, pour tous les réseaux maintenus par la Société du Canal de Provence. Une deuxième validation est effectuée en comparant des résultats obtenus à partir d’un outil de simulation standard et bien connu (EPANET). Concernant les performances de la nouvelle solution, des mesures séquentielles de temps sont présentées afin de les comparer avec l’ancienne version FORTRAN. Enfin, deux cas d’utilisation sont présentés afin de démontrer la capacité d’exécuter des simulations distribuées dans une infrastructure de grille, utilisant la solution ProActive. La nouvelle solution a déjà été déployée dans un environnement de production et démontre clairement son efficacité avec une réduction significative du temps de calcul, une amélioration de la qualité des résultats et une intégration facilitée dans le système d’information de la Société du Canal de Provence, notamment la base de données spatiales

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Cinar, Éric. "Structure et dynamique dans les solutions aqueuses d'urée et d'acétone : étude par simulation de dynamique moléculaire." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2006/50376_2006_164.pdf.

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Abstract:

La stabilité et l'activité des molécules biologiques sont liées à la structure et la dynamique de l'eau, du fait des nombreuses liaisons hydrogène que l'eau forme avec celles-ci. L'urée est une molécule organique qui est bien connue pour ses propriétés dénaturantes vis-à-vis des protéines, alors que l'acétone ne présente pas cette particularité. Nous avons étudié par simulation de dynamique moléculaire l'influence de l'urée et de l'acétone sur la structure et la dynamique de l'eau, à l'aide d'observables que nous avons préalablement définies. Nous avons validé les modèles de potentiels d'interaction utilisés dans nos simulations, en comparant les résultats obtenus aux résultats expérimentaux de thermodynamique et de spectroscopies Raman et des neutrons. Nous avons montré par une étude comparative que l'urée induit une plus grande déstructuration du réseau de liaisons hydrogène de l'eau que l'acétone. En particulier, l'urée agit surtout sur la structure locale de l'eau, en perturbant l'orientation des molécules d'eau. Enfin, les deux solutés présentent un effet relativement faible sur la dynamique de l'eau.

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Chatellier, Patrice. "Simulation de l'hydrodynamique des chenaux d'oxydation par l'utilisation des équations de Navier-Stokes associées au modèle k-epsilon : évaluation de la vitesse de circulation." Toulouse, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAT0027.

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Abstract:

L'etude porte sur l'evaluation de la vitesse moyenne de circulation et des profils de vitesse moyenne a l'interieur de chenaux d'oxydation. Seul le cas d'un ecoulement monophasique a ete traite. Cette etude presente deux methodes de modelisation que nous qualifierons de macroscopique: le bilan global de quantite de mouvement, les principes de l'agitation mecanique en cuve agitee cylindrique, et une microscopique basee sur les equations de navier-stokes. La derniere de ces trois approches est particulierement detaillee. Nous avons notamment expose le raisonnement et les approximations sur lesquels est base le modele k-, les conditions aux limites utilisees, la methode numerique des elements finis et les techniques de stabilisation et de resolution qui lui sont associees. Ensuite, nous avons applique cette methode a l'aide du logiciel fidap sur les six cas experimentaux suivants: ecoulement turbulent dans un tube, le jet dans un milieu infini, la cuve agitee cylindrique, un bassin annulaire de 2800 m#3, un bassin annulaire de 860 m#3, un chenal oblong de 1 m#3. Les resultats de chacune de ces simulations sont en bon accord avec les resultats experimentaux

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Buitron, Mendez German. "Biodégradation de composés xénobiotiques par un procédé discontinu de type SBR." Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0030.

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Abstract:

Ce travail presente les resultats du fonctionnement d'un reacteur batch sequentiel assiste par ordinateur afin de biodegrader, aerobiquement, les eaux industrielles chargees en composes phenoles. Le systeme a ete controle au moyen de la vitesse de production de dioxyde de carbone liee a la mineralisation des substrats phenoles utilises comme la seule source de carbone et d'energie. Le systeme a permis d'accroitre et de maintenir stable, a un niveau maximal, l'activite microbienne lors des cycles successifs de degradation. Les microorganismes acclimates par ce procede presentent une forte affinite et une faible inhibition vis-a-vis des substrats phenoles etudies. Leur metabolisme est oriente vers les reactions d'oxydation du substrat en gaz carbonique

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Maton, Laure. "Représentation et simulation des pratiques culturales des agriculteurs à l'échelle régionale pour estimer la demande en eau d'irrigation : application à un basin versant maïsicole du sud-ouest de la France…" Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7695/1/maton.pdf.

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Abstract:

Les pratiques culturales sont un élément déterminant des prélèvements d'eau pour l'irrigation. Or ces pratiques sont elles-mêmes conditionnées par le contexte pédoclimatique et le contexte d'exploitation. Il est donc important pour la simulation de scénarios décrivant l'évolution du climat et des exploitations irrigantes de bien représenter ces pratiques au sein de modèles visant à estimer la demande régionale en eau d'irrigation à moyen terme. Tel est l'objectif de la thèse. La démarche suivie durant la thèse est le résultat d'une double contrainte résultant de l'étendue considérée: (a) la représentation de la diversité des pratiques culturales et (b) la simplification de cette diversité. Elle a consisté à (i) identifier la diversité des pratiques culturales par confrontation de différents types de données (expertise, entretiens, calendriers culturaux obtenus par enquêtes postales, pratiques recommandées), (ii) formaliser les pratiques sous forme de stratégies par analyses multivariées et classification ascendante hiérarchique et (iii) rechercher des indicateurs de leur distribution spatiale à travers différents types de déterminants facilement accessibles à l'échelle régionale. Il a été choisi de simplifier les processus représentés en se concentrant sur la culture ayant le plus d'influence sur la demande en eau (le maïs grain) et en étudiant deux interventions techniques (le semis, l'irrigation) et un choix technique (le choix de la précocité des variétés) au sein de l'itinéraire technique. Le terrain d'application est un bassin versant irrigué des coteaux de Gascogne au sein du système Neste. Les données sur les pratiques culturales à l'origine du modèle ont été acquises entre 2000 et 2004. A partir des résultats d'analyse des pratiques culturales, un modèle permettant d'estimer les dates de semis, les précocités semées, les densités de semis et les surfaces semées pour le maïs une année au sein de la zone a été développé. L'estimation est stochastique et se fait en fonction de variables décrivant les systèmes de production et les conditions météorologiques de l'année. Couplé à un modèle bio-décisionnel pré-existant simulant la pratique de l'irrigation et le développement des plantes à l'échelle parcellaire, il permet l'estimation de la demande régionale en eau par agrégation des résultats obtenus pour chaque parcelle. Ce modèle a été évalué grâce aux données observées obtenues par une enquête postale réalisée en 2005. Les résultats de comparaison des données observées et simulées montrent que l'estimation de la demande en eau est correcte. Par rapport aux modèles développés jusque là, ce modèle permet l'estimation de la variabilité de la demande en eau et ouvre des perspectives pour l'évaluation de scénarios prospectifs dans le cadre du changement de politique agricole commune et de l'évolution du climat. La représentation et la simulation des pratiques culturales à l'échelle régionale réalisée pendant la thèse sont une contribution aux travaux de spatialisation des systèmes de culture.

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Lévesque, Étienne. "Évaluation de la performance hydrologique du modèle SWAT pour de petits bassins versants agricoles du Québec." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24766/24766.pdf.

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Morchain, Jérôme. "Etude et modelisation des couplages entre cinetiques physiques et biologiques dans les reacteurs de grand volume." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0005.

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Abstract:

Les travaux presentes dans memoire sont bases sur l'analyse des bassins de lagunage aere et concernent le developpement d'outils permettant l'analyse des couplages entre l'hydrodynamique, le transfert d'oxygene et les reactions biologiques dans les reacteurs biologiques de grandes dimensions. L'analyse bibliographique montre que la problematique est commune a l'ensemble des reacteurs biologiques aeres heterogenes dans lesquels la qualite du melange est faible. Les codes de mecanique des fluides numerique (fidap et fluent) sont utilises pour calculer l'hydrodynamique 3d interne des bassins de lagunage dans le cas ou l'injection d'air et de quantite de mouvement sont localisees. L'etude revele l'existence d'un couplage important entre la structure de l'ecoulement et l'efficacite du transfert d'oxygene. Dans une seconde partie, deux modeles de reactions biologiques integrant la notion de transfert entre phase liquide et phase biotique sont proposes afin de prendre en compte la notion de vecu dans l'expression des taux de croissance des microorganismes. Le premier modele utilise la notion d'adaptabilite. Le second associe le concept de bilan de population et un modele metabolique pour l'etude dynamique d'une population de microorganismes. Enfin, l'association d'un modele d'ecoulement et d'un modele biologique est utilise pour l'etude du fonctionnement d'un reacteur biologique heterogene. Le modele global ainsi cree permet d'envisager une approche dynamique des couplages dans un bio reacteur aere de grandes dimensions.

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Ait, Hammou Oulhaj Ahmed. "Conception et analyse de schémas non-linéaires pour la résolution de problèmes paraboliques : application aux écoulements en milieux poreux." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10215/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de concevoir et d'analyser des schémas numériques performants pour la simulation d'écoulements complexes en milieux poreux. Dans un premier temps nous proposons un schéma CVFE (Control Volume Finite Element) non-linéaire pour approcher la solution de l'équation de Richards anisotrope. La mobilité d'arête est gérée à l'aide d'une procédure de décentrement. On montre d'abord que ce schéma est non-linéairement stable, qu'il admet (au moins) une solution discrète et que la saturation est bornée entre 0 et 1. Ce schéma converge sans restriction sur le maillage. Enfin, en vue de mettre en évidence l'efficacité, la stabilité et la robustesse de la méthode, nous réalisons des tests numériques dans des cas isotropes et anisotropes. Dans un second temps on étudie un schéma Volumes finis (avec décentrement des mobilités) pour un modèle d'intrusion saline. Il préserve au niveau discret les principales propriétés du problème continu: l'existence de solutions discrètes positives, la décroissance de l'énergie et le contrôle de l'entropie et sa dissipation. Nous montrons que ce schéma converge. De plus, nous illustrons numériquement le comportement du modèle. Enfin nous étudions le comportement en temps long d'un modèle d'intrusion saline. Il s'agit d'identifier les états stationnaires qui sont les minimiseurs d'une énergie convexe. On montre pour le problème continu l'existence et l'unicité des minimiseurs de l'énergie, que les minimiseurs sont des états stationnaires et que ces états stationnaires sont radiaux et uniques. Nous donnons une illustration numérique des états stationnaires et nous exhibons le taux de convergence This thesis is focused on the design and the analysis of efficient numerical schemes for the simulation of complex flows in porous media. First, we propose a nonlinear Control Volume Finite Element scheme (CVFE) in order to approximate the solution of Richards equation with anisotropy. This scheme is based on a suitable upwinding of the mobility which allows the negative transmissibility coefficients. We prove the nonlinear stability of the scheme, that there exists (at least) one discrete solution and that the saturation belongs to the interval [0,1]. Moreover, the convergence of the method is proved as the discretization steps tend to 0. We give some numerical experiments on isotropic and anisotropic cases illustrate the efficiency of the method. Second, we propose and analyze a finite volume scheme based on two-point flux approximation with upwind mobilities for a seawater intrusion model. The scheme preserves at the discrete level the main features of the continuous problem, namely the nonnegativity of the solutions, the decay of the energy and the control of the entropy and its dissipation. We show the convergence of this scheme. Numerical results are provided to illustrate the behavior of the model. Finally, the large time behaviour of the seawater intrusion model is studied. The goal is to identify the steady states which are the minimizers of a convex energy. We prove for the continuous problem the existence and uniqueness of the minimizers of the energy, that the minimizers are stationary states and that these stationary states are radial and unique. We give numerical illustrations of the stationary states and we exhibit the convergence rate

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Beaune, Philippe. "Acquisition interactive de la connaissance par un système télématique dans le domaine de l'assainissement de l'eau." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838502.

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Abstract:

La réalisation d'un outil d'aide à la conduite de projets, dans le domaine de l'aménagement en eau, nécessite l'étude du transfert de la connaissance, depuis les experts du domaine, vers l'outil informatique. L'architecture informatique de cette station de travail intelligente est présentée, avec comme paradigme, celui des systèmes experts de seconde génération: plusieurs niveaux de connaissance apparaissent qui nécessitent plusieurs formes d'acquisition de la connaissance. Pour l'acquisition de la connaissance profonde, un simulateur de projets est utilisé; et un système télématique, à base d'apprentissage automatique à partir d'exemples, permet de traiter l'acquisition de la connaissance de surface. Cet apprentissage est effectué au moyen de la construction incrémentale d'un réseau de dépendances perçues. Néanmoins, nous n'exigeons pas du système télématique qu'il apprenne seulement à partir d'exemples de problèmes résolus et fournis par les experts. Le système doit aussi être capable de dialoguer avec les experts de façon à faire valider la connaissance apprise. Ceci permet d'éviter l'introduction de certaines données erronées, tout en autorisant les changements de la base de connaissance dus à une éventuelle évolution du domaine (innovation technologique, évolution règlementaire, ...)

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Jedrecy, Alexandre. "Study of phase transformation of matter through topological coordinates." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS386.

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Abstract:

Au cours de cette thèse deux problèmes majeurs pour l’eau ont été étudiés : la transition liquide-liquide et la nucléation homogène de la glace. Pour cela nous avons utilisé l'état de l'art des méthodes d’échantillonnage amélioré, couplé avec une nouvelle variable qui contient les informations topologiques pertinentes des systèmes étudiés, le PIV. En calculant des profils d'énergie libre pour différentes conditions de pression et de température, nous avons pu montrer rigoureusement l’absence de barrière d’énergie libre et de second point critique pour la transition liquide-liquide avec le modèle TIP4P/2005. En échantillonnant l'ensemble des chemins de transition grâce à un nouvel algorithme TPS, nous avons aussi pu étudier précisément le mécanisme de nucléation homogène de l’eau avec le modèle TIP4P/Ice, montrant que la structure optimale des noyaux critiques est un empilement désordonné, les noyaux critiques purement cubique ou hexagonaux évoluant spontanément vers cette structure. De plus, nous avons pu montrer que la glace hexagonale s’agrégeait majoritairement en deux étapes, là où la glace cubique s’agrégeait en une étape. Finalement nous avons quantifié rigoureusement la qualité de notre métrique topologique PIV comme coordonnée de réaction pour étudier la nucléation : une analyse réalisée avec la méthode d'optimisation de la vraisemblance maximale basée sur la fonction de réalisation, indique que cette coordonnée surpasse un large éventail de coordonnées utilisées précédemment pour étudier ce problème During this thesis two major problems were studied : the liquid-liquid transition and the homogeneous nucleation of ice in water. To achieve this, we used state-of-the-art enhanced sampling methods, coupled with a new collective variable which store the relevant topological information of a system, the PIV. By rigorous calculation of free energy profile for various conditions of pressure and temperature, we have been able to show the lack of free energy barrier and thereof a second critical point for the liquid-liquid transition, with the TIP4P/2005 model of water. By sampling the transition path ensemble with a new TPS algorithm, we have been able to precisely study the homogeneous nucleation of ice in water with the TIP4P/Ice model, showing that critical nuclei arrange themselves optimaly in stacking disorder ice, with purely hexagonal or cubic nuclei spontaneously evolving toward this structure. The insight we obtained includes a two-step mechanism for the aggregation of new hexagonal ice molecules to the critical nucleus, compared to a one-step process for the addition of cubic ice molecules. Finally we performed a quantitative assessment of the quality of the PIV topological metric as reaction coordinate for nucleation : analysis by means of a rigorous likelihood optimization technique based on committor information, indicates that this coordinate outperforms a large set of previously considered coordinates

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Richard, Samuel. "Simulation et conception de services déportés sur grappes." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00134949.

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Abstract:

Les grappes et grilles de machines connaissent, à l'heure actuelle, un succès grandissant. Les avantages offerts par ces supports d'exécution sont multiples : faible coût d'installation, facilité d'adaptation à la charge, facilité de portage des codes de calculs pré-existants ... De par la démocratisation de ces supports d'exécution, l'informatique évolue vers un modèle déporté où la puissance de traitement est fournie sous forme de services. Cette thèse étudie et propose des solutions à la problématique de mise en place de services déportés sur des grappes de machines. Les problématiques d'observation de l'état des machines, de haute disponibilité, de prise en compte de l'aspect dynamique d'une grappe de machines et de gestion d'accès personnalisés aux grappes de machines ont été étudiées. Le gestionnaire de ressources AROMA (scAlable ResOurces Manager and wAtcher), développé durant cette thèse permet d'apporter des réponses concrètes à ces problématiques. L'originalité de cet outils réside dans la prise en compte de l'aspect dynamique des grappes de machines, et dans la précision des informations d'état collectés sur les machines. La précision de ces informations permet notamment la prise de décisions de placement intégrant la notion de qualité de service. La problématique du dimensionnement des grappes de machines déportées est ensuite abordée. Le comportement des différents éléments ayant une influence sur les performances du système est étudié : les clients, les applications, les machines, les systèmes d'exploitation et la couche réseau. Différents modèles de simulations de ces éléments ont été intégrés au simulateur DHS (Distributed Hybride Simulator). Les résultats obtenus par ce simulateur sont enfin comparés à des modèles analytiques et à des mesures d'exécutions réelles afin de valider leur pertinence et d'évaluer les performances de la simulation. L'originalité de ce travail réside dans la simulation de l'ensemble des éléments ayant une influen ce sur les performances d'une grappe de machines. Les modèles proposés offrent différents niveaux de détails permettant de sélectionner le rapport précision/performance souhaité.

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Panda, Ronit Kumar. "Développement d'un simulateur d'électrolyse alcalin avec membrane polymère échangeuse d'anions." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALI041.

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Abstract:

Cette thèse décrit la modélisation des performances AEMWE (chap 1) et ses dégradations (chap 2). Les modèles sont développés dans le code MePHYSTO développé au CEA dans la plateforme Matlab/Simulink. Le modèle de performance a été développé grâce aux caractérisations électrochimiques réalisées au CEA au cours du projet. Les phénomènes électrochimiques essentiels sont bien capturés, notamment l'effet de concentration en KOH et l'effet de couverture de bulles, et les courbes de polarisation sont correctement simulées.Concernant les dégradations, ces travaux s'appuient sur les résultats expérimentaux obtenus au CEA au cours du projet. Les résultats expérimentaux ont apporté plusieurs idées : les dégradations comportent à la fois des parties réversibles et irréversibles qui évoluent différemment. En effet, les dégradations réversibles augmentent avec le temps tandis que les parties irréversibles diminuent. Nous avons supposé que la partie réversible provenait de la présence des bulles dans l'anode qui la dénoie partiellement. Concernant la partie irréversible, plusieurs phénomènes interviennent. Nous avons quantifié les différentes contributions de ces dégradations grâce au modèle électrochimique que nous avons développé et aux courbes de polarisation fournies. Dans un premier temps, la dégradation du catalyseur est quantifiée via l'estimation du facteur de rugosité au début des courbes de polarisation. Dans un deuxième temps, l’évolution de la surtension d’échange d’ions entre l'électrolyte et le ionomère est quantifiée en ajustant le modèle à l’aide des courbes de polarisation. Ensuite, les dégradations associées au transport de masse sont analysées en détail. Nous avons supposé qu'elles sont induites par la perte de mouillabilité qui augmente la présence des bulles à l'anode et réduit ainsi les performances. Ceci est cohérent avec l’augmentation des dégradations réversibles que nous associons à la présence des bulles. L'évolution de l'angle de contact du PTL qui caractérise cette perte de mouillabilité est calculée selon une approche originale. Nous développons une méthode basée sur des simulations de l'écoulement dans la géométrie réelle du PTL à l'aide d'images tomographiques 3D et du code GeoDict. Les propriétés d'écoulement (perméabilité et pression capillaire) et l'angle de contact sont extraits de ces simulations et sont utilisés dans le code MePHYSTO pour calculer les performances à différents moments du vieillissement avec une bonne précision This report describes the modelling AEMWE performances (chap 1) and degradations (chap 2). The models are developed in the MePHYSTO code developed at CEA in the Matlab/Simulink platform. The performance model has been developed thanks to the electrochemical characterization performed at CEA during the project. The essential electrochemical phenomena are captured including KOH concentration effect and bubble coverage effect and the IV curves are correctly simulated.Regarding the degradation, the work is based on the experimental results obtained at CEA during the project. The experimental results provided several ideas: the degradations include both reversible and irreversible parts that evolve differently. Indeed, the reversible degradations increases with time while irreversible parts decreases. We assumed the reversible part comes from the anode bubble coverage. Regarding the irreversible part, several phenomena are involved. We quantified the different contributions of these degradations thanks to the electrochemical model we developed, and the IV curves provided. First, the catalyst degradation is quantified via the estimation of the roughness factor at the beginning of the IV curves. Secondly, the ion-exchange over-potential evolution is quantified by fitting the model using the IV curves. Then, the degradations associated to the mass transport are analyzed in detail. We assumed that they are induced by the loss of wettability that increases the anode bubble coverage and thus, reduces the performances. This is coherent with the increase of the reversible degradations we associate to the bubble coverage. The evolution of the sinter contact angle that characterized this loss of wettability is calculated using an original approach. We develop a method based on simulations of the flow in the real geometry of the sinter using tomographic 3D picture and the GeoDict code. The flow properties (permeability and capillary pressure) and the contact angle are extracted from these simulations and are used in the MePHYSTO code to calculate the performances at different aged times with a good accuracy

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Aoun, Sebaiti Badra. "Gestion optimisée des ressources en eau d’une nappe côtière : application à la plaine d’Annaba (Nord-est Algérien)." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10075/document.

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Abstract:

La région d’Annaba, située dans la partie Nord Orientale de l’Algérie, renferme dans son sous-sol des ressources en eau assez importantes qui représentent un grand intérêt pour l’alimentation des populations en eau, pour l’agriculture et l’industrie. Ce site subit aujourd’hui une pression anthropique progressive qui devient inquiétante. En effet, l’exploitation en continu de la nappe a entraîné une dégradation de la qualité des eaux et a influencé négativement l’équilibre hydrodynamique de l’aquifère. Elle a eu également pour conséquence l’apparition de biseaux salés menaçant même à brève échéance et l’exploitation de la nappe et le bon fonctionnement des zones humides.Sur la base des résultats analytiques obtenus pour des séries d’échantillonnages, de périodicité plus au moins régulière, réalisés sur les principaux réseaux de mesure, nous avons tenté d’identifier les principaux facteurs qui influencent l’évolution de la qualité physico-chimique des eaux et de délimiter l’avancée du biseau salé. Dans cette recherche, les modèles de simulation numérique se sont avérés comme des outils très performants pour comprendre le fonctionnement hydrodynamique des aquifères de la région d’Annaba, située au Nord Est de l’Algérie, en tenant compte des hétérogénéités des milieux. Ils ont permis également de mettre en évidence une vulnérabilité des aquifères dans les secteurs côtiers où l’on observe des débits entrants par la mer et des flux de concentration en chlorures assez importants. Les impacts négatifs sur les eaux souterraines et sur les écosystèmes peuvent devenir catastrophiques si aucune mesure n’est prise pour juguler le problème. Les modèles basés sur les réseaux de neurones artificiels sont apparus comme un moyen très puissant pour élaborer des relations prévisionnelles entre les différents indicateurs de la gestion des ressources en eau dans la région. Dans ce contexte de forte demande en eau, seule une démarche intégrée offre la possibilité de gérer ces ressources dans le respect du milieu naturel, des intérêts des citoyens et de ceux des acteurs économiques. Les recherches effectuées répondent à cette nécessité d’intégration, depuis la localisation et l’évaluation des ressources souterraines, jusqu’à la protection de leur qualité, mais tout en évaluant les éventuels effets néfastes. Dans cette recherche, un nouveau modèle de gestion intégrée de l'eau a été développé basé sur la relation de cause à effet abordant le cycle entier de l'eau. Des variables hydrologiques ont été développées et classées en cinq catégories qui sont d'ordre socio-économique, des contraintes de pollution, de qualité de l'eau, d'impact de l'activité humaine et de la gestion de l'espace urbain et agricole. Les variables pertinentes ont été caractérisées en utilisant les réseaux de neurones artificiels. Il a été démontré qu'une combinaison de mesures pratiques est nécessaire pour assurer la gestion durable de l'eau The region of Annaba, situated in the North East of Algeria, contains in its underground water resources that represent a significant enough interest to feed people, water for agriculture and industry. This site is currently undergoing a gradual anthropogenic pressure becomes worrisome. Indeed, the continuous operation of the water has caused deterioration of water quality and negatively influenced the hydrodynamic equilibrium of the aquifer. It has also ensured the emergence of salt wedges even threatening in the short term and exploitation of the water and the proper functioning of wetlands.Based on the analytical results obtained for series of samples of more or less regular intervals, performed on the main measurement networks, we tried to identify key factors influencing the evolution of the physico-chemical water and delineate the advancing salt wedge. In this research, simulation models have proved to be very powerful tools to understand the hydrodynamic functioning of aquifers in the region of Annaba, situated north east of Algeria, taking into account the heterogeneity of environments. They have also highlighted a vulnerability of aquifers in coastal areas where there is inflow of the sea and stream chloride concentration large enough. The negative impacts on groundwater and ecosystems can become catastrophic if nothing is done to curb the problem.Models based on artificial neural networks have emerged as a powerful way to develop predictive relations between the different indicators of the management of water resources in the region. In this context of strong demand for water, only an integrated approach offers the possibility to manage these resources while respecting the natural environment, citizens' interests and those of economic actors. The research meets this need for integration, since the location and evaluation of groundwater resources, to protect their quality, but while evaluating the potential adverse effects. In this research, a new model of integrated management of water has been developed based on the relation of cause and effect addressing the entire cycle of water. Hydrological variables were developed and classified into five categories which are socio-economic constraints of pollution, water quality, impact of human activity and management of urban space and agriculture. The relevant variables were characterized using artificial neural networks, risk assessment on human health and the expert opinion. It has been demonstrated that a combination of practical measures necessary to ensure the sustainable management of water

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Gauffre, Marie-Charlotte. "Simulation numérique des écoulements diphasiques 3D instationnaires au cours du remplissage d'une maquette expérimentale eau / air du dôme LOX d'un moteur-fusée." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0050.

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Abstract:

Le nouveau moteur cryogénique de l'étage supérieur du nouveau lanceur Ariane présente la particularité d'être plusieurs fois réallumable, une fois la mise en orbite du lanceur. Le réallumage d'un moteur est particulièrement difficile durant les conditions de vol spatial. Ce moteur est composé d'un dôme LOX alimenté en oxygène liquide (LOX) qui est approvisionné par une vanne à boisseau positionnée en entrée d'une canne d'alimentation. Le mélange liquide / gaz formé dans le dôme LOX est injecté dans la chambre de combustion à travers des injecteurs reliant le dôme à la chambre. En conséquence, la distribution de l'écoulement diphasique en sortie des injecteurs revêt une importance particulière en terme d'allumage, de l'ouverture à la fermeture de cette vanne. La prise en compte de ces conditions de vol est primordiale pour qualifier le moteur. Cependant ces conditions ne peuvent pas être reproduites de façon représentative au cours d’essais au sol. Dans le cadre de ces études, un programme de recherche a été mis en place par le CNES (Centre National d'Études Spatiales) et SAFRAN Snecma pour étudier le remplissage du dôme LOX, via des études expérimentales et numériques. L'objectif est de connaître les conditions aux limites en sortie des injecteurs qui sont déterminantes pour appréhender la phase d'allumage dans la chambre de combustion. Des expériences ont été menées au LEGI (Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels) avec des fluides de substitution (de l'eau et de l'air), sans transfert de masse et de chaleur, sur la maquette du dôme d’alimentation d'un moteur de fusée. Les travaux présentés, menés à l'IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse), tentent de reproduire les expériences réalisées à l'aide de simulations numériques 3D incompressibles diphasiques. La géométrie du domaine de calcul est représentative de la maquette expérimentale, qui est composée d'une canne d'alimentation, d'un dôme, d'un allumeur et d'un grand nombre d'injecteurs. Le but de cette étude est de démontrer la faisabilité d'un calcul 3D instationnaire diphasique du remplissage du dôme oxygène du moteur-fusée avec le code industriel NEPTUNE_CFD, en prenant en compte la géométrie réelle et les phénomènes physiques prépondérants. La comparaison des prédictions avec les résultats expérimentaux est réalisée afin d'évaluer la capacité du code à prédire l'écoulement à l'aide des modèles de fermeture disponibles. Enfin, plusieurs études de sensibilité sur les modèles de fermeture sont menées pour estimer leur influence sur les résultats des simulations. Un travail important a été effectué pour imposer les mêmes conditions d'entrée que dans les expériences. Des études ont également été conduites sur un injecteur isolé New generation cryogenic upper-stage rocket engines are planned to be restartable during the orbit mission. The re-ignition of the engine is particularly difficult in space flight conditions. The engine contains a LOX dome fed with liquid oxygen (LOX) supplied by a bushel valve through a pipe. The gas / liquid mixture forming in the dome is injected into the combustion chamber through a number of injectors. Therefore the two-phase flow distribution at injectors outlet carries a real importance in terms of the ignition from the opening to the closing phases of the main valve. These flight conditions are of paramount importance, however, they are truly difficult to reproduce by experimental ground tests. In the framework of these studies, a research program set up by CNES (the French Space Agency) and SAFRAN Snecma, tries to study the LOX dome filling, through experiments and numerical studies. The aim is to identify the phenomena at sake to know the limit conditions at injectors, which will determine the ignition stage in the combustion chamber. Experiments are carried out at LEGI (Geophysical and Industrial Flows Laboratory in Grenoble) with substitution fluids (air and water), without heat and mass transfer on a rocket engine mockup. The work presented here, conducted at IMFT (Fluid Mechanics Institute in Toulouse), intends to reproduce the experimental results using incompressible two-phase flow simulations. The geometry used is representative of the experimental mockup composed of a feeding pipe, a dome, an igniter pipe and injectors. The aim of this study is to demonstrate the feasibility of a 3D unsteady two-phase flow calculation with the industrial code NEPTUNE_CFD, to simulate the LOX dome filling of the rocket engine, by taking into account the real geometry and the preponderant physical phenomena. The comparison of the predictions with the experimental results is carried out in order to estimate the code capability to predict the flow behavior, according to available closure laws. Finally, several sensitivity studies on the closure laws have been conducted to assess their influence on the numerical results. An important work has been carried out to obtain the proper inlet conditions to be imposed in the code in coherence with the experiments. Studies have equally been conducted on an isolated injector

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Ben, Slimane Férid. "Méthodologie d'étude et modélisation du transport de polluants organiques en milieux poreux naturels : application à l'étude de deux cas de pollutions issues de l'industrie du bois." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL081N.

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Abstract:

Le présent travail vise à synthétiser l'état des connaissances en matière de modélisation du transfert de polluants organiques en milieu poreux naturel. Il s'articule autour des deux interrogations suivantes : - devant le nombre croissant de modèles de transfert de polluants, de plus en plus spécifiques et complexes, quels sont les critères de sélection à prendre en considération afin de disposer d'outils prédictifs relativement simples (requérant le moins de paramètres) ? - à l'issue d'une étude historique approfondie, d'un diagnostic classique de site pollué et d'une estimation des paramètres d'entrée des modèles de transport et d'écoulement, obtenue à l'issue d'une recherche bibliographique détaillée, peut-on, à l'aide de simulations relativement simples, valider ou approcher les valeurs observées lors du suivi ? Pour ce faire, dans un premier temps, un modèle de transfert a été sélectionné à l'issue d'un inventaire des codes disponibles sur le marché et dans la littérature. Dans un second temps, le code sélectionné a été appliqué à deux cas de pollutions issues de l'utilisation de produits de préservation du bois : la première due au lindane, la seconde due à la créosote. Les résultats des simulations ont été par la suite confrontés aux valeurs de concentrations relevées à l'issue du suivi réalisé sur ces deux sites.

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Hosseini, Mahban Sadat. "Numerical simulation of hydro-mechanical behaviour of nanoporous materials : application to cement paste." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10171/document.

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Abstract:

Un des points les plus importants en génie civil concerne la durabilité des structures. Au cours de sa vie, une structure est confrontée à différentes situations environnementales, tels que différentes humidités relatives. Il est donc crucial de caractériser le comportement des matériaux tels que le retrait par rapport à ces changements. Certaines informations sont nécessaires afin de pouvoir prédire cela. Une des principales informations est l’isotherme de sorption-désorption. Obtenir l’isotherme expérimentalement est considéré comme une expérience coûteuse en temps. C’est pour cette raison que la modélisation numérique de l’isotherme porte un grand intérêt. Une hystérésis est également perceptible entre les courbes de sorption et de désorption. Ce phénomène est lié à la structure du réseau poreux et la présence des petits pores se trouvant enfermés derrière les grands pores (des pores de bouteille d’encre).Dans cette thèse, afin de modéliser un milieu poreux, une morphologie numérique de la géométrie du milieu poreux a été présentée par l’intermédiaire d’une excursion de champs aléatoires. Les paramètres du champ aléatoire sont basés sur les valeurs expérimentales. L’avantage de cette étude est de modéliser le réseau poreux sans aucune hypothèse sur la forme des pores. Une fois que les milieux poreux ont été reproduits, l’analyse morphologique doit être effectuée afin de modéliser les transferts d’eau. À la suite de la simulation de l’isotherme de sorption-désorption, la deuxième étape consiste à évaluer les déformations induites par la dessication et de trouver une estimation du retrait de dessiccation One of the most important issues in civil engineering about structures is their durability. A structure during his lifetime faces different environmental situations, like different relative humidities. Thus, it is crucial to characterize materials behavior like the shrinkage against these changes. Some information are needed to predict it. One of the principal information is the sorption-desorption isotherm. Obtaining isotherm experimentally is considered as a substantially time-consuming experience. Therefore, it is of interest to model the isotherm from a numerical point of view. A hysteresis is also noticeable between the curves of sorption and desorption. This phenomenon is related to the structure of the porous network and the presence of ink-bottle pores.In the present work, in order to model a porous media, a numerical morphology of the geometry of the porous media has been presented by means of a Random Field excursion. Random Field parameters are defined based on experimental values. The advantage of this study is to model the porous network without any assumption on the shape of pores. Once the porous media has been reproduced, the morphological analysis must be done in order to model water transfers. Following the simulation of sorption-desorption isotherm, the second step is to evaluate strains induced due to desiccation and to find an estimation of drying shrinkage

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Politis, Konstantinos. "Développement de modèles numériques de tension superficielle pour la simulation d'écoulements avec interface à l'aide d'une formulation multi-fluides." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDN0021.

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Les méthodes de lubrification par injection d'air sont considérées par la communauté scientifique comme la principale percée technologique à venir pour la réduction de la trainée des navires de commerce. A cette fin, il est impératif de modéliser finement les phénomènes physiques en jeu dans la lubrification par injection d'air, qui intègrent la représentation précise de la tension superficielle, des instabilités d'interface et des écoulements avec entraînement d'air. Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés au développement d'outils de programmation, de schémas de reconstruction d'interface et de modélisations de tension superficielle dans le code de calcul ISIS-CFD. Deux nouvelles méthodes de calcul de la tension superficielle sont présentées. Elles utilisent un schéma de reconstruction globale de l'interface et sont couplées avec les schémas de discrétisation compressifs de la fraction volumique utilisés dans la formulation volumes finis non structurés sur laquelle est basé le code ISIS-CFD. Les résultats démontrent que des interactions dynamiques complexes, d'une ou plusieurs interfaces, peuvent être modélisées de façon précise. Ce travail permet d'envisager la réalisation ultérieure de calcul d'écoulements sur des navires lubrifiés par injection d'air, d’améliorer la compréhension physique et de contribuer à la modélisation macroscopique de modèles d'entraînement Air Lubrication methods are regarded by the scientific community as the next major technological breakthrough in Naval Engineering to achieve the reduction of drag in commercial vessels. The accurate modeling of the physical phenomena governing the drag reduction mechanisms of Air Lubrication methods, namely, the dynamics of surface tension, the instabilities of the air-water interfaces and air entrainment, are imperative for the design of air-lubricated hulls. To that end, we have implemented to ISIS-CFD several programming tools, interface reconstruction schemes and surface tension modeling. Two new surface tension methods were developed. Both use a global interface reconstruction scheme and are coupled with the compressive discretization volume fraction schemes for the unstructured finite volume formulation that the flow solver ISIS-CFD is based on. The results demonstrate that complicated dynamic interactions of either a single or multiple interfaces can be accurately captured. In the context of a future research study, the proposed approaches could lead to the further enhancement of the modeling capabilities of ISISCFD by introducing a macroscopic air entrainment model and eventually the assessment of different physical effects encountered in lubricated naval vessels using ISIS-CFD

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Barbié, Laureline. "Raffinement de maillage multi-grille local en vue de la simulation 3D du combustible nucléaire des Réacteurs à Eau sous Pression." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4742.

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Le but de cette étude est d'améliorer les performances, en termes d'espace mémoire et de temps de calcul, des simulations actuelles de l'Interaction mécanique Pastille-Gaine (IPG), phénomène complexe pouvant avoir lieu lors de fortes montées en puissance dans les réacteurs à eau sous pression. Parmi les méthodes de raffinement de maillage, méthodes permettant de simuler efficacement des singularités locales, une approche multi-grille locale a été choisie car elle présente l'intérêt de pouvoir utiliser le solveur en boîte noire tout en ayant un faible nombre de degrés de liberté à traiter par niveau. La méthode Local Defect Correction (LDC), adaptée à une discrétisation de type éléments finis, a tout d'abord été analysée et vérifiée en élasticité linéaire, sur des configurations issues de l'IPG, car son utilisation en mécanique des solides est peu répandue. Différentes stratégies concernant la mise en oeuvre pratique de l'algorithme multi-niveaux ont également été comparées. La combinaison de la méthode LDC et de l'estimateur d'erreur a posteriori de Zienkiewicz-Zhu, permettant d'automatiser la détection des zones à raffiner, a ensuite été testée. Les performances obtenues sur des cas bidimensionnels et tridimensionnels sont très satisfaisantes, l'algorithme proposé se montrant plus performant que des méthodes de raffinement h-adaptatives. Enfin, l'algorithme a été étendu à des problèmes mécaniques non linéaires. Les questions d'un raffinement espace/temps mais aussi de la transmission des conditions initiales lors du remaillage ont entre autres été abordées. Les premiers résultats obtenus sont encourageants et démontrent l'intérêt de la méthode LDC pour des calculs d'IPG The aim of this study is to improve the performances, in terms of memory space and computational time, of the current modelling of the Pellet-Cladding mechanical Interaction (PCI),complex phenomenon which may occurs during high power rises in pressurised water reactors. Among the mesh refinement methods - methods dedicated to efficiently treat local singularities - a local multi-grid approach was selected because it enables the use of a black-box solver while dealing few degrees of freedom at each level. The Local Defect Correction (LDC) method, well suited to a finite element discretisation, was first analysed and checked in linear elasticity, on configurations resulting from the PCI, since its use in solid mechanics is little widespread. Various strategies concerning the implementation of the multilevel algorithm were also compared. Coupling the LDC method with the Zienkiewicz-Zhu a posteriori error estimator in orderto automatically detect the zones to be refined, was then tested. Performances obtained on two-dimensional and three-dimensional cases are very satisfactory, since the algorithm proposed is more efficient than h-adaptive refinement methods. Lastly, the LDC algorithm was extended to nonlinear mechanics. Space/time refinement as well as transmission of the initial conditions during the remeshing step were looked at. The first results obtained are encouraging and show the interest of using the LDC method for PCI modelling

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Seignez, Nicolas. "Nano-structures et mécanismes d'altération d'un vitrifiat issu de la métallurgie du plomb : similitudes et spécificités vis-à-vis de matériaux vitreux d'origine industrielle et naturelle." Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/0f9b049c-67ae-4eb1-9e1f-bdcf6cf0284e.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes de relargage et de rétention des polluants (Pb, Zn) lors de l'altération des scories métallurgiques de type lead blast fumace (première fusion du plomb). Dans un premier temps, une caractérisation détaillée de ce matériau partiellement vitrifié a établi : (1) que la matrice vitreuse, auparavant supposée homogène et majoritaire, est caractérisée par un début de cristallisation fractionnée massive de nano-oxydes de fer substitués en zinc (magnétite, wüstite ou franklinite) et (2), que Pb est uniquement contenu dans des phases bien individualisées. En régime dynamique dans des conditions de lixiviation très éloignées de l'équilibre (au contact d'une eau pure) la phase vitreuse et les billes de plomb métal sont les deux principales phases à s'altérer. A l'inverse, les oxydes de fer cristallisés sont relativement stables. La dissolution sélective de la phase vitreuse entraîne la libération des éléments modificateurs du réseau vitreux (Ca Na, Mg, Mn. . . ) et la formation d'une pellicule d'altération aux propriétés non protectrices. Elle est peu dense et constituée des éléments les moins mobiles (Si, Al et Fe). Cependant, l'altération de la phase vitreuse est parfois totalement inhibée alors que l'écart à l'équilibre est maintenu très grand lors des essais. Grâce à ces résultats, un modèle d'altération des scories et de transfert des polluants a été proposé. Dans ce modèle, l'altération de l'assemblage de phases est dépendant de facteurs cinétiques et de la dissolution sélective de la phase vitreuse. Ce modèle a été simulé à l'aide des codes de calculs géochimiques CHESS et de réaction-transport HYTEC.

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Dissertations / Theses on the topic 'Eau – Épuration – Simulation par ordinateur'

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