Dissertations / Theses: 'Fluidique (Mécanique des fluides)'

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Mangin, Bruno. "Vectorisation fluidique de la poussée d'une tuyère plane supersonique." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2046.

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Abstract:

On réalise des injections d’air dans le divergent d’une tuyère plane supersonique pour orienter son vecteur-poussée. Dans un premier temps, un modèle semi-empirique validé sur une expérience de la NASA a permis d’évaluer les performances globales de ce type d’action. D’après le modèle, l’effort latéral augmente lorsque l’écoulement de la tuyère ralentit. On a donc réalisé une expérience de vectorisation de la poussée d’une tuyère plane à nombre de Mach inférieur à 1,4. La tuyère est dissymétrique pour éviter l’impact du choc de décollement sur la paroi opposée. L’injection a lieu en fin de paroi longue. Différentes fentes d’injection sont testées afin de quantifier l’effet de l’angle et du nombre de Mach d’injection. Pour une injection supersonique (Mach 2) à contre-courant (60° par rapport à la verticale) on obtient l’efficacité inédite de 7° de déviation par pourcent du débit de la tuyère injecté. La déviation maximale de la poussée est supérieure à 30°. Ces résultats satisfont le cahier des charges des avionneurs (déviation de 20° pour un débit injecté inférieur à 5% du débit de la tuyère). On réalise alors des calculs RANS 2D qui se sont avérés capables d’évaluer assez précisément les performances malgré la proximité des parois latérales qui ralentissent l’écoulement. L’ajout d’une seconde injection en fin de paroi courte permet de déformer la ligne sonique mais cette méthode reste moins performante que l’injection seule dans le divergent.

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Maarouf, Nabegh. "Modélisation des phénomènes dissymétriques dans le divergent des tuyères supersoniques propulsives : application à la vectorisation de la poussée." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2008. http://www.theses.fr/2008EVRY0024/document.

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Abstract:

L'application de l'injection fluidique dans le divergent d’une tuyère axisymétrique supersonique pour dévier le vecteur poussée est une alternative attrayante aux systèmes classiques, puisqu’elle peut se substituer aux dispositifs mécaniques. Un tel concept de vectorisation est actuellement en cours d'application sur de récents avions de combat équipés de tuyères planes. La vectorisation fluidique peut trouver également son application dans les systèmes de contrôle d’altitude de satellites ; ce principe peut réduire le nombre de tuyères habituellement utilisées. L’un des objectifs principaux de ce travail consiste à analyser et étudier les différents phénomènes mis en jeu lors de l'injection d'un fluide secondaire dans le divergent de la tuyère. Partant de cette étude, un modèle analytique, basé sur le calcul d'un bilan complet de tous les efforts exercés sur les parois de la tuyère a été construit. Ce modèle permet de donner une estimation rapide de la déviation du vecteur-poussée. L'influence de certains paramètres sur cette déviation a été également abordée. Des calculs numériques ont été réalisés par la suite afin de valider ce modèle. Les résultats obtenus par notre modèle ont été par ailleurs comparés avec les données expérimentales disponibles dans la littérature
Fluid injection application in the divergent of a supersonic axisymmetrical nozzle is an attractive way to produce vectored thrust since it can remove the need for complex mechanical devices. Such concept of thrust vectoring is currently applied for some recent jet-fighters with planar nozzles. However, fluidic thrust-vectoring may be interesting for satellite attitude control system; thrust-vectoring may reduce the number of nozzles usually used. One of the aims of this work is to analyse and study the numerous parameters concerned by the fluid secondary injection in the divergent nozzle. From this study, an analytical model, based on calculation of all efforts applied on the nozzle walls, is constructed. This model makes it possible to give a fast estimation of the thrust-vectoring. The effect of many parameters on the thrust vectoring was also studied. Extensive numerical calculations have been carried out thereafter to validate this model. The results obtained by our model were also compared to some existing experimental data which give a significant confidence of the model

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Shvarts, Andrei. "Couplage mécano-fluidique pour le contact et le frottement à petites et à grandes échelles." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM009/document.

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Abstract:

Cette thèse traite du problème de l'écoulement d'un fluide dans des interfaces étroites entre des solides en contact sous un chargement normal, ce qui est important pour de nombreuses applications en tribologie, ingénierie et géophysique. Le traitement de ce problème nécessite de prévoir un couplage entre la mécanique des fluides et celle des solides. Les contraintes liées à la présence du contact, ainsi que les caractéristiques complexes de la géométrie de surface rajoutent un niveau de complexité significatif. Dans cette thèse, un solveur monolithique par éléments finis permettant la gestion du contact frottant, des écoulements visqueux incompressibles et du transfert des efforts induits par le fluide sur le solide est développé. De plus, la possibilité que le fluide se retrouve piégé dans des cavités délimitées par des zones de contact est prise en compte par l'élaboration d'un nouvel élément dit "de fluide piégé", qui utilise une loi de comportement compressible non linéaire. Le code résultant de cette méthode comprend des algorithmes d’analyse d’image permettant de distinguer les zones de contact, d’écoulement de fluide et de fluide piégé. En outre, le code convient aux approches de couplage uni- et bidirectionnel. Le cadre développé a été appliqué dans un premier temps à l'étude d'un fluide piégé entre un solide déformable présentant une surface de contact ondulée et un plan rigide. Pour un système soumis à une charge externe croissante, nous avons examiné l'évolution de la surface de contact et du coefficient de frottement global en fonction des propriétés du fluide et du solide, ainsi que de la pente du profil de surface. Nous avons ensuite étudié l’écoulement d’un fluide entre un plan rigide et un solide déformable avec une géométrie modèle ou une surface rugueuse. Nous avons obtenu une solution analytique approchée qui gouverne le flux de fluide à travers une interface de contact ondulée, et cette dernière a été comparée à nos résultats numériques. Enfin, nous avons montré pour un intervalle de paramètres physiquement pertinents, que le couplage unidirectionnel sous-estime, par rapport à une approche bidirectionnelle, la perméabilité de l’interface ainsi que la charge externe critique nécessaire à la fermeture de l’interface. Une loi phénoménologique raffinée de perméabilité macroscopique des interfaces de contact rugueuses a été proposée. Enfin, le cadre développé a été utilisé pour calculer l'évolution de la fuite de fluide à travers une interface de contact métal sur saphir en utilisant un comportement matériau élasto-plastique et des mesures réelles de la rugosité de surface
This thesis deals with the problem of a thin fluid flow in narrow interfaces between contacting solids subject to a normal loading, which is relevant for a range of tribological and engineering applications, as well as for geophysical sciences. The treatment of this problem requires coupling between fluid and solid mechanics, further complicated by contact constraints and potentially complex geometrical features of contacting surfaces. In this thesis a monolithic finite-element framework for handling frictional contact, thin incompressible viscous flow and transfer of fluid-induced tractions to the solid is developed. Additionally, we considered fluid entrapment in "pools" delimited by contact patches and formulated a novel trapped-fluid element using a non-linear compressible constitutive law. This computational framework makes use of image analysis algorithms to distinguish between contact, fluid flow and trapped fluid zones. The constructed framework is suitable for both one- and two-way coupling approaches. First, the developed framework was applied to a study of a fluid trapped between a deformable solid with a wavy surface and a rigid flat. We showed how the contact area and the global coefficient of friction evolve under increasing external load, depending on fluid and solid properties and on the slope of the surface profile. Next, we studied a thin fluid flow between a rigid flat and a deformable solid with a model geometry or random surface roughness. An approximate analytical solution for the fluid flow across a wavy contact interface was derived and compared with numerical results. We showed that for a range of physically relevant parameters, one-way coupling underestimates the interface permeability and the critical external load needed to seal the interface, compared to the two-way approach. A refined non-local phenomenological law for macroscopic permeability of rough contact interfaces was proposed. Finally, the developed framework was used to calculate the evolution of the fluid leakage through a metal-to-sapphire contact interface using an elasto-plastic material behaviour and real measurements of surface roughness

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De, Giorgi Rosario. "Contribution à la caractérisation en débit des composants pneumatiques par vidange de réservoirs." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0096/these.pdf.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans la problématique de la modélisation et de la caractérisation des composants et circuits pneumatiques. La norme actuelle de caractérisation en débit (ISO 6358) implique une consommation énergétique importante puisqu'elle repose sur des mesures effectuées en condition d'écoulement stationnaire. Pour pallier le coût en énergie et en temps de la méthode existante, une nouvelle procédure de caractérisation des composants basée sur l'utilisation de réservoirs spécifiques dit "isothermes" a été proposée par le Tokyo Institute of Technology. L'originalité de notre travail de recherche est de proposer une nouvelle approche qui se base sur la reconstruction du débit à partir de l’inversion du modèle du comportement dynamique d’une chambre pneumatique. Cette approche, appliquée à la vidange d'un réservoir standard à travers un composant à caractériser, conduit directement à la reconstruction de la caractéristique en débit recherchée à partir de la mesure de pression, en transitoire dans le réservoir et le calcul de sa dérivée temporelle. L'étude de la mise en oeuvre d’un banc de caractérisation en débit par vidange de réservoir standard s'est ainsi appuyée sur l’exploitation de diverses connaissances rappelées dans le manuscrit et issues de la mécanique des fluides, de la thermodynamique et des mathématiques appliquées. L'une des contributions de ce travail concerne en particulier l’établissement d’un modèle macroscopique de transfert thermique à la paroi d’un réservoir lors de sa vidange. Se basant sur l’analyse dimensionnelle, ce modèle permet d'éviter la mesure de la température en écoulement non stationnaire pour déterminer l'état du gaz à tout instant, ceci constitue l'une des principales difficultés dans les systèmes pneumatiques. Il permet également le développement de banc à très faible coût pour la caractérisation en débit des composants. Un autre aspect développé dans ce mémoire concerne le choix des variables intrinsèques permettant d'exprimer la loi de débit dans un composant. La nécessité de prendre en compte l’énergie cinétique est mise en évidence et conduit à l'exploitation des grandeurs totales. Les développements théoriques s'appuient en outre sur une vaste campagne expérimentale qui a permis de valider à la fois la méthode de caractérisation en débit et le modèle de transfert thermique dont la simplicité d’implémentation suggère un potentiel intéressant pour des applications industrielles diverses

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Johansson, Martin Viktor. "Gas transport in porous media : an investigation of the hydrodynamic to free molecular flow regime." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0278.

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Abstract:

La thèse porte sur le transport de gaz raréfié dans des milieux poreux causé par des gradients de pression ou de température. Un gaz en milieu poreux se raréfie lorsque l'échelle est petite, comme pour les milieux micro et nanoporeux, ou lorsque la pression est faible (conditions de vide). Les méthodes de mesure des gradients respectifs sont élaborées et les résultats sont analysés. Dans le cas d'un écoulement de gaz à gradient de pression, la perméabilité est une propriété intrinsèque et une mesure de la manière avec laquelle le gaz circule dans le milieu poreux. Le comportement du flux de gaz diffère considérablement selon le degré de raréfaction. Pour caractériser le niveau de raréfaction de l'écoulement de gaz à l'intérieur d'un milieu poreux, une propriété intrinsèque supplémentaire est proposée, la dimension caractéristique de l'écoulement. Cette propriété a également une interprétation physique, et sa mesure pour un échantillon poreux peut être utilisée pour caractériser l'échantillon comme une méthode d'analyse non destructive. Lorsque le milieu poreux est soumis à un gradient de température dans des conditions raréfiées, l'effet de transpiration thermique provoque des flux gazeux du côté froid vers le côté chaud. Les propriétés transitoires et stationnaires de la transpiration thermique en milieu poreux sont analysées. Les méthodologies développées sont appliquées pour analyser les membranes céramiques microporeuses et les milieux poreux en acier inoxydable fritté. Le dernier type de milieu poreux est particulièrement adapté à l'étalonnage des jauges à vide poussé. La méthode d'étalonnage présentée est facile à utiliser, fiable et précise
The thesis investigates the transport of rarefied gas in porous media caused by either pressure or temperature gradients. A gas in porous media becomes rarefied when either the scale is small, as for micro and nanoporous media, or when the pressure is low (vacuum conditions). The measurement methodologies for the respective gradients are developed, and the results are analyzed. For a pressure gradient driven gas flow, the permeability is an intrinsic property and measure of how easily gas flows through the porous media. The gas flow behavior differs significantly depending on the degree of rarefaction. To characterize the rarefaction level of the gas flow inside a porous medium an additional intrinsic property is proposed, the characteristic flow dimension. This property also has a physical interpretation, and its measure for a porous sample can be used to characterize the sample as a non-destructive analysis method. When the porous media is subject to a temperature gradient under rarefied conditions, the thermal transpiration effect, causes gas flows from the cold side toward the hot end. Both the transient and stationary properties of the thermal transpiration in porous media are analyzed. The developed methodologies are applied to analyze the microporous ceramic membranes and sintered stainless steel porous media. The last type of porous media is particularly suitable for high-vacuum gauge calibration. The presented calibration method is easy to use, reliable and accurate

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Ott, Célestin. "Caractérisation dynamique d'actionneurs fluidiques, et identification expérimentale des mécanismes dynamiques d'interaction jet - couche limite induits." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2020. http://www.theses.fr/2020UPHF0001.

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Abstract:

Le contrôle actif des écoulements est un domaine de recherche à fort potentiel applicatif. Notamment dans le domaine des transports où les problématiques ayant trait à l’amélioration des performances et à la diminution de la consommation énergétique représentent des enjeux économiques et environnementaux majeurs. Dans ce contexte, l’un des objectifs consiste à optimiser les solutions de contrôle aﬁn d’assurer un bilan énergétique global favorable. Nous proposons dans le cadre de cette thèse de s’attaquer à la question du choix des actionneurs ﬂuidiques (classiquement fait par essai-erreur) en aﬃnant la compréhension de la dynamique d’interaction entre l’actionneur et l’écoulement à contrôler. Pour ce faire nous avons analysé la dynamique d’interaction entre une couche limite turbulente et quatre types d’actionneurs les plus utilisés en contrôle d’écoulements : continu, pulsé, synthétique et balayant. Ainsi, sur la base de mesures de vitesse locale résolue en temps, une méthodologie de reconstruction tridimensionnelle est développée, permettant de restituer la dynamique des écoulements. Celle-ci est basée sur deux approches, l’une faisant intervenir un traitement conditionnel et l’autre un réseau de neurones. Ces méthodes permettent de caractériser la dynamique intrinsèque des écoulements induits par les actionneurs, mais également celle de leurs interactions avec l’écoulement de couche limite à contrôler. Ces caractérisations permettent de mettre en évidence les phénomènes physiques mis en jeu ainsi que les mécanismes de contrôle qui leur sont associés. Ces résultats pourront être utilisés dans de futures études de contrôle d’écoulements aﬁn d’optimiser le choix d’un actionneur ﬂuidique en fonction de la conﬁguration et de l’objectif de contrôle
Active ﬂow control research ﬁeld has high application potential, particularly in the transportation industry, where improving performance while reducing energy consumption represents major economic and environmental challenges. In this context, one of the objectives is to optimize control solutions to ensure a favorable global energy balance. In this thesis, we propose to tackle the question of the actuator choice (conventionally done by trial-and-error) by sharpening the understanding of the dynamic interaction between the actuator and the external ﬂow. To do this, we analyzed the dynamic interaction between a turbulent boundary layer and four types of actuators commonly used in ﬂow control : continuous, pulsed, synthetic and sweeping jet actuators. Thus, a three-dimensional reconstruction methodology based on local time-resolved velocity measurements is developed, which enabled to restore the ﬂow dynamics. This methodology is based on two approaches : one, involving conditional processing, and the other, involving neural networks. These methods enabled the characterization of the intrinsic dynamic of the ﬂow induced by the actuators, as well as the dynamic of their interactions with a turbulent boundary layer. Thanks to these characterizations, the physical phenomena involved were highlighted, as well as the control mechanisms associated with them. These results can be used in future ﬂow control studies to optimize the choice of ﬂuid actuators, based on the conﬁguration and the control objective

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Dambrine, Julien. "Modélisation et étude numérique d'écoulements de fluides complexes en micro-fluidique." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00472328.

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Abstract:

Ce document est consacré à l'étude de quelques écoulements de fluides complexes appliquée à la micro-fluidique. Deux études indépendantes sont effectuées : d'une part l'étude des mélanges de fluides Newtoniens dans des micro-canaux fins, et d'autre part l'étude d'écoulements de Micelles géantes (fluides non-Newtoniens). Dans chaque étude on traite tout d'abord des modèles en détail, puis on effectue une étude numérique des modèles en question. Dans la première partie nous traitons de l'hydrodynamique de mélanges de fluides de différentes viscosités en régime de Stokes. Nous dériverons alors un modèle réduit de type Reynolds à partir modèle complet de Stokes. Cette réduction de modèle est particulièrement adaptée à des écoulements dans des micro-canaux dont le rapport d'aspect largeur/hauteur est important. Les modèles obtenus au final peuvent être 2D ou bien 2.5D (2D pour la pression 3D pour le mélange) selon que l'on souhaite ou non prendre en compte les variations de viscosité dans la direction "fine". De plus, les conditions aux limites en haut et au fond du canal pour le modèle complet (canal à reliefs, motifs de matériaux glissants) apparaissent dans le modèle réduit comme de simples coefficients de résistance à l'écoulement. Un résultat d'existence de solution est donné pour le modèle 2D. Une méthode numérique est alors donnée pour approcher ces modèles. Cette méthode numérique est basée sur une discrétisation des équations sur une grille cartésienne, ce qui permet une résolution rapide des systèmes linéaires obtenus après discrétisation. Deux études numériques sont alors menées, tout d'abord une étude de l'inter-diffusion de deux fluides dont les viscosités sont différentes dans des expériences dites de "co-flow", puis une autre étude sur des écoulements mono-fluides pour des canaux à reliefs et à surfaces glissantes utilisant des modèles 2.5D adaptés. La deuxième partie de ce document est consacrée à l'étude d'écoulements micro-fluidiques de micelles géantes en solution. Ce type particulier de fluide a tendance à former spontanément dans l'écoulement des phases dont les propriétés mécaniques peuvent être très différentes. Ces phases sont appelées communément "bandes de cisaillement", et l'origine de la formation de ces bandes de cisaillement tient dans les différentes conformations (conformation alignée, conformation enchevêtrée) possibles pour les micro-structures formant ces fluides. Un modèle particulier a été étudié pour décrire de tels écoulements : le modèle de Johnson-Segalman diffusif. Ce dernier permet de rendre compte de la transition entre phase alignée et phase enchevêtrée lorsque l'écoulement est cisaillé. Toutefois, ce modèle a un comportement instable dans un écoulement possédant un composante d'élongation suffisamment forte. Il est donc nécessaire de modifier le modèle par l'ajout d'une non-linéarité (quadratique) dans la loi de comportement. Une méthode numérique a ensuite été développée afin d'étudier le modèle dans diverses situations. Deux problèmes ont été mis en lumière dans l'analyse numérique des équations : un problème de stabilité lié au couplage nécessaire entre la loi de comportement du fluide et la loi de conservation de la quantité de mouvement, et un problème d'oscillations parasites sur la contrainte. Le premier problème peut être résolu par la détermination d'une nouvelle condition de stabilité sur le système, et le deuxième par l'ajout systématique d'un terme de diffusion dans les équations. Une première étude concernant la formation de bandes de cisaillement dans un canal droit a alors été menée. Cette étude a permis en particulier de déterminer le rôle exact de la diffusion dans le modèle. Une deuxième étude concernant des écoulements 3D dans des jonctions micro-fluidiques en T a permis de mieux comprendre les phénomènes étranges observés sur la répartition des débits dans les branches de sortie de ces jonctions.

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Edouard, Christophe. "Etude et réalisation de microactionneurs pour le contrôle d'écoulement fluidique." Besançon, 2001. http://www.theses.fr/2001BESA2022.

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Abstract:

Les travaux décrits dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre de l'application des microsystèmes au contrôle d'écoulements aérodynamiques. L'objectif consiste à proposer et étudier des architectures de microactionneurs réalisables collectivement et à bas coût, et permettant d'agir sur le développement de la couche limite de l'écoulement autour d'une aile d'avion. Deux familles de microactionneurs ont été explorées. La première consiste à moduler des jets d'air perpendiculaires au plan d'aile, au moyen de micro-valves. La structure la plus avancée des deux microvalves réalisées, a permis de pulser des jets à travers des trous dont la section est de 300x2500um2, à des vitesses de 1,5 m/s et des fréquences de 1200 Hz. Cette architecture est construite à partir de l'encapsulation d'une membrane de silicium structurée par attaque chimique et usinage par plasma, entre deux lames de verre pyrex fabriquées par usinage ultrasonore. Une première caractérisation fluidique a été faite à l'aide de technique de vélocimétrie. La seconde catégorie d'actionneurs vise à faire vibrer des petites zones de la surface de l'aile dans son plan, perpendiculairement au flux d'air. Deux structures d'actionneurs ont été proposées et réalisées. Leur procédé de fabrication, identique au deuxième type de microvalve, est basé sur des attaque de silicium par plasma et report de substrat par soudure anodique. Ce procédé a été identifié et validé expérimentalement. Une étude comparative de ces structures a été effectuée et a permis de dégager les solutions les plus prometteuses pour l'application visée.

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Dufour, Gaëtan. "Dispositifs hyperfréquences reconfigurables par des mécanismes micro-mécaniques et micro-fluidiques : conception, réalisation, mesures." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0008/document.

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Abstract:

Il y a à l'heure actuelle un grand besoin en systèmes et composants agiles pour les dispositifs front-end RF. Dans cette thèse, deux approches innovantes sont développées pour la conception de tels dispositifs RF. Dans un premier temps, un mécanisme de reconfiguration micro-mécanique est développé. Cette approche vise à contrôler la hauteur d'un gap d'air inséré dans le substrat de composants microrubans afin d'en modifier les dimensions électriques. Les choix de conception et la fabrication d'un déphaseur à ligne micro-ruban ainsi que d'une antenne accordable en fréquence sont discutés. Une solution d'actionnement piézoélectrique basse tension (+/- 30 V) est retenue. La figure de mérite obtenue dans le cas du déphaseur atteint jusqu'à 313 °/dB ce qui dépasse l'état de l'art en matière de déphasage analogique. Dans le cas de l'antenne, le potentiel d'agilité en fréquence atteint 35 % autour d'une fréquence centrale de 55 GHz. Contrairement aux solutions classiques à base de semiconducteurs ou de RF-MEMS, ce mécanisme de reconfiguration n'impacte pas les performances de l'antenne dont l'efficacité de rayonnement est proche de 94 %. Dans un second temps, c'est un mécanisme micro-fluidique qui est étudié. L'agilité en fréquence d'antennes est créée par l'écoulement successif de liquides de permittivités différentes dans des micro-canaux intégrés au substrat. L'accord en fréquence atteint alors la très large ampleur de 51 % pour une fréquence centrale de 22 GHz. Cette étude s'accompagne de la recherche et caractérisation diélectrique de plusieurs fluides dans l'optique d'augmenter aussi bien la plage d'accord en fréquence que les performances de rayonnement des antennes
As wireless networks evolve, the frequency bands they exploit multiply. Frequency multiplexing, beamforming and tracking, networks interoperability, those mutations increase the need for agility and tunability in the RF-front end systems. In this thesis, two innovative approaches for the design of tunable RF components are studied. First, a micro-mechanical reconfiguration mechanism is developed. This approach means to control the height of an air gap within the substrate of microstrip components in order to control their electrical dimensions. Considerations for the design and fabrication of a phase-shifter and a frequency tunable patch antenna are made and a low voltage piezoelectric actuation (+/- 30 V) is chosen. The phase-shifter figure of merit reaches up to 312 °/dB which is beyond the state of the art in terms of analogic phase-shifting. Regarding the antenna, the frequency tuning potentially reaches up to 35 \% of a central frequency of 55 GHz. Unlike the classic solidstate or RF-MEMS based solutions, this reconfiguration mechanism does not impact the radiation performance of the antenna whose radiation efficiency is 94 \%. In a second approach, a micro-fluidic solution is studied. Frequency tuning capability is created in different antennas by the flow of successive liquids with different permittivities in integrated micro-channels. A large frequency tuning of 51 \% for a central frequency of 22 GHz is achieved. This study goes along with the search and characterization of several fluids with the objective of increasing both the frequency shift and the radiation performance of those antennas

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Dambrine, Julien. "Modélisation et étude numérique de quelques écoulements de fluides complexes en micro-fluidique." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13918/document.

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Abstract:

Ce document est consacré à l’étude de quelques écoulements de fluides complexes appliquée à la micro-fluidique. Deux études indépendantes sont effectuées : d’une part l’étude des mélanges de fluides Newtoniens dans des micro-canaux fins, et d’autre part l’étude d’écoulements de Micelles géantes (fluides non-Newtoniens). Dans chaque étude on traite tout d’abord des modèles en détail, puis on effectue une étude numérique des modèles en question. Dans la première partie nous traiterons de l’hydrodynamique de mélanges de fluides de différentes viscosités en régime de Stokes. Nous dériverons alors un modèle réduit de type Reynolds à partir du modèle complet de Stokes. Cette réduction de modèle est particulièrement adaptée à des écoulements dans des micro-canaux dont le rapport d’aspect largeur/hauteur est important. Les modèles obtenus au final peuvent être 2D ou bien 2.5D (2D pour la pression 3D pour le mélange) selon que l’on souhaite ou non prendre en compte les variations de viscosité dans la direction ”?ne”. De plus, les conditions aux limites en haut et au fond du canal pour le modèle complet (canal à reliefs, motifs de matériaux glissants) apparaissent dans le modèle réduit comme de simples coefficients de résistance à l’écoulement. Un résultat d’existence de solution est donné pour le modèle 2D. Une méthode numérique est alors donnée pour approcher ces modèles. Cette méthode numérique est basée sur une discrétisation des équations sur une grille cartésienne, ce qui permet une résolution rapide des systèmes linéaires obtenus après discrétisation. Deux études numériques sont alors menées, tout d’abord une étude de l’inter-diffusion de deux fluides dont les viscosités sont différentes dans des expériences dites de ”co-flow”, puis une autre étude sur des écoulements mono-fluides pour des canaux à reliefs et à surfaces glissantes utilisant des modèles 2.5D adaptées. La deuxième partie de ce document est consacrée à l’étude d’écoulements micro-fluidiques de micelles géantes en solution. Ce type particulier de fluide a tendance à former spontanément dans l’écoulement des phases dont les propriétés mécaniques peuvent être très différentes. (...) Cette étude a permis en particulier de déterminer le rôle exact de la diffusion dans le modèle. Une deuxième étude concernant des écoulements 3D dans des jonctions micro-fluidiques en T a permis de mieux comprendre les phénomènes étranges observés sur la répartition des débits dans les branches de sortie de ces jonctions
Abstract

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Masmoudi, Nader. "Problèmes asymptotiques en mécanique des fluides." Paris 9, 1999. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1999PA090028.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous étudions (du point de vue mathématique) quelques problèmes asymptotiques provenant de la mécanique des fluides. Ceci est motivé par des raisons d'ordre physique ainsi que numérique : les équations complètes de la physique sont souvent très compliquées et ne peuvent pas être résolues dans leur totalité, ce qui amène à considérer des modèles simplifiés qui prennent en compte les différentes échelles sur lesquelles on peut étudier le système. Ces modèles peuvent être justifiés du point de vue mathématique grâce à des théorèmes de convergence lorsqu'un petit paramètre tend vers zéro. Ceci pose des difficultés mathématiques, souvent dues au changement du type des équations, qui correspondent souvent à une réalité physique : persistance des oscillations, présence de couches limites nous étudions trois exemples qui sont respectivement le passage des équation de Navier-Stokes vers ceux d'Euler dans un domaine avec bord, la limite compressible-incompressible d'un fluide visqueux et finalement l'étude des fluides tournants à grande vitesse.

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Courty, Francois. "Optimisation Différentiable en Mécanique des Fluides Numérique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004344.

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Abstract:

Notre contribution concerne les trois domaines complémentaires suivants: la différentiation automatique de programmes, l'optimisation de formes pour de grands systèmes, l'adaptation de maillages. Dans le chapitre 1 de la partie 1, nous exposons une méthode de calcul de gradients par Différentiation Automatique pour un problème classique d'optimisation de formes. Nous expliquons comment déduire un gradient exact basé sur un état adjoint sans stocker explicitement le jacobien. Le mode adjoint de la DA que nous proposons utilise beaucoup moins d'espace mémoire. Dans le chapitre 2 de la partie 2, nous proposons une méthode de type SQP pour résoudre une classe de problèmes d'optimisation avec contraintes égalités. Le nouvel algorithme permet une résolution simultanée du système d'optimalité. Cette méthode one shot combine efficacité et robustesse. Dans le chapitre 3 de la partie 2, nous étudions une nouvelle stratégie de préconditionnement pour l'optimisation de formes. Nous construisons un préconditionnement multiniveau additif à partir du principe classique de Bramble-Pasciak-Xu et du principe d'agglomération. Nous spécifions aisément le gain en régularité de notre préconditionneur avec un seul paramètre réel. Dans le chapitre 1 de la partie 3, nous étudions le problème du meilleur maillage adapté pour de l'interpolation pure. La résolution du système d'optimalité donne une expression complètement explicite de la métrique optimale en fonction de la fonction à adapter. Dans le chapitre 2 de la partie 3, nous étendons la méthode du chapitre précédent au problème de l'adaptation de maillage pour EDP. Notre méthode repose sur une analyse a priori rigoureuse puis sur une modélisation.

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Desjardins, Benoît. "Equations de transport et mécanique des fluides." Paris 9, 1997. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1997PA090012.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est l'analyse mathématique de modèles issus de la mécanique des fluides. L'étude est centrée principalement sur les équations de Navier-Stokes incompressibles inhomogènes et les équations de Navier-Stokes compressibles isentropiques. La première partie est consacrée aux équations différentielles ordinaires associées à des champs de vecteurs a coefficients irréguliers, typiquement à dérivées intégrables. R. J. Di Perna et P. -L. Lions ont été pionniers dans l'étude de champs de vecteurs à régularité W#1#,#1 et à divergence bornée, en montrant l'existence et l'unicité d'un flot X vérifiant la plupart des propriétés des flots de champs de vecteurs réguliers, valables cependant pour presque tout point initial. L'objet de la première partie est d'étendre cette théorie à des champs à divergence non bornée. La preuve repose sur la méthode des solutions normalisées pour les équations de transport, introduites par R. J. Di Perna et P. -L. Lions. Dans la continuité des résultats précédents, on montre d'autre part un théorème d'existence de solutions plus fortes correspondant à des données initiales dans W#1#,#m (m > 1) pour #t +b. * = 0, le champ de vecteurs b associe étant supposé de régularité Sobolev W#s#+#1#,#p avec sp = n. Ces résultats sont ensuite appliqués a une preuve d'unicité des solutions des équations de Navier-Stokes incompressibles inhomogènes en dimension 2. Dans la deuxième partie de ce travail, on s'intéresse à des modèles de fluides incompressibles. On considère une famille de fluides incompressibles non miscibles indexes par 1,. . . , m dans un ouvert de r#n (n 2). Ces fluides sont caractérisés par leur densité i#1im et leur viscosité #i#1##im. Le premier chapitre traite des questions d'existence globale de solutions faibles pour les équations de Navier-Stokes incompressibles lorsque le domaine est non borné. On étudie ensuite la régularité des écoulements plans multiphasiques, en énonçant les résultats en fonction de la dispersion relative des viscosités, tout en tenant compte de l'éventuelle présence de poches de vide dans le milieu fluide. Le troisième chapitre est consacré a quelques remarques sur la régularité des solutions faibles d'une équation issue d'un modèle simplifié de magnétohydrodynamique, couplant les équations de Navier-Stokes incompressibles et les équations de maxwell. Enfin, on étudie les équations de Navier-Stokes modélisant l'évolution d'un fluide compressible isentropique. Les travaux de P. -L. Lions assurent l'existence globale en temps de solutions faibles sous certaines hypothèses sur la loi de pression. En dimension n = 2 ou 3, on peut montrer des résultats de régularité en temps petit pour des densités initiales s'annulant. Lorsque n = 2, on obtient des résultats globaux en temps, sous réserve que la densité reste bornée. On utilise pour cela une estimation logarithmique, démontrée dans le contexte des modèles incompressibles précédemment cités. Dans le second chapitre, on analyse la régularité des solutions faibles en dimension n 2, en montrant une estimation à priori qui donne des renseignements sur la régularité en temps du champ des vitesses.

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Courty, François. "Optimisation différentiable en mécanique des fluides numérique." Paris 11, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004344.

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Abstract:

Notre contribution concerne les trois domaines complémentaires suivants: la différentiation automatique de programmes, l'optimisation de formes pour de grands systèmes, l'adaptation de maillages. Dans le chapitre 1 de la partie 1, nous exposons une méthode de calcul de gradients par Différentiation Automatique pour un problème classique d'optimisation de formes. Nous expliquons comment déduire un gradient exact basé sur un état adjoint sans stocker explicitement le jacobien. Le mode adjoint de la DA que nous proposons utilise beaucoup moins d'espace mémoire. Dans le chapitre 2 de la partie 2, nous proposons une méthode de type SQP pour résoudre une classe de problèmes d'optimisation avec contraintes égalités. Nous utilisons une itération peu coûteuse pour résoudre l'état et l'adjoint. Le nouvel algorithme permet une résolution simultanée du système d'optimalité. Cette méthode one shot combine efficacité et robustesse. Dans le chapitre 3 de la partie 2, nous étudions une nouvelle stratégie de préconditionnement pour l'optimisation de formes. Nous construisons un préconditionnement multiniveau additif à partir du principe classique de Bramble-Pasciak-Xu et du principe d'agglomération. Nous spécifions aisément le gain en régularité de notre préconditionneur avec un seul paramètre réel. Dans le chapitre 1 de la partie 3, nous étudions le problème du meilleur maillage adapté pour de l'interpolation pure. Nous spécifions le maillage par une métrique et nous modélisons l'erreur d'interpolation. La résolution du système d'opti- malité donne une expression complètement explicite de la métrique optimale en fonction de la fonction à adapter. Dans le chapitre 2 de la partie 3, nous étendons la méthode du chapitre précédent au problème de l'adaptation de maillage pour EDP. Notre méthode repose sur une analyse a priori rigoureuse puis sur une modélisation. Il en résulte une formulation de type contrôle optimal avec état adjoint
Our contribution concerns the following three complementary domains : Automatic Differentiation, op- timal shape design for large systems, mesh adaption. In the chapter 1 of the part 1, we expose a method to compute gradients using Automatic Differentiation for a classical optimal shape design problem. We exply how to deduce an exact gradient based on an adjoint state without storing explicitly the Jacobian matrix. The reverse mode of the DA that we propose use much legs memory storage. In the chapter 2 of the part 2, we propose a SQP-like method to solve a class of optimization problems with equality constraints. We use a low cost iteration to solve the state and the adjoint. The new algorithm enables to solve simultaneously the optimality system. This one shot method combines efficiency and robustness. In the chapter 3 of the part 2, we study a new preconditioning strategy for optimal shape design. We build an additive multilevel preconditioning starting from the classical Bramble-Pasciak-Xu principle and from the agglomeration principle. We specify easily the gain of regularity of our preconditioning using only one real parameter. In the chapter 1 of the part 3, we study the problem of the best adapted mesh for a pure interpolation problem. We specify the mesh with a metric and we model the interpolation error. The optimality system solution gives a completely explicite expression of the optimal metric as a function of the function to adapt. In the chapter 2 of the part 3, we extend the method of the previous chapter to the problem of mesh adaption for P. D. E. Our method is based on a rigourous a priori analysis followed by a modelization. We obtain an optimal control formulation with an adjoint state

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Hillairet, Matthieu. "Aspects interactifs de la mécanique des fluides." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2005. http://www.theses.fr/2005ENSL0333.

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Paicu, Marius-Gheorghe. "Etude des fluides anisotropes incompressibles : Applications aux fluides tournants." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2002. http://www.theses.fr/2002EPXXA002.

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Krell, Stella. "Schémas Volumes Finis en mécanique des fluides complexes." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00524509.

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Abstract:

Le travail de thèse exposé dans ce manuscrit porte sur le développement et l'analyse numérique de schémas volumes finis de type dualité discrète (DDFV) pour la discrétisation des équations de Darcy et des équations de Stokes. Un point commun à ces problèmes, qui motive l'emploi des schémas DDFV, est que leur résolution par volumes finis nécessite d'approcher toutes les composantes du gradient de la solution. On étudie tout d'abord la discrétisation du problème de diffusion scalaire anisotrope pour des conditions aux bords mixtes de type Dirichlet/Fourier. Le schéma que nous proposons permet de construire un algorithme de Schwarz discret associé à une décomposition de domaine sans recouvrement qui converge vers la solution obtenue sans décomposition. Des expériences numériques illustrent les résultats théoriques d'estimation d'erreur et de convergence des algorithmes de Schwarz DDFV. On se propose ensuite de discrétiser des problèmes de Stokes avec une viscosité variable. Les schémas DDFV correspondant sont en général mal posés. Pour y remédier, on stabilise le bilan de masse par différents termes en pression. Dans un second temps, on considère le cas où la viscosité est discontinue. Ces discontinuités doivent être prise en compte par le schéma pour surmonter la perte de consistance des contraintes à l'interface. Ensuite une première étude de l'extension des schémas DDFV aux équations de Navier-Stokes est présentée aussi qu'une généralisation des résultats pour le problème de Stokes avec une viscosité régulière dans le cas tridimensionnel.

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Chapouly, Marianne. "Contrôlabilité d'équations issues de la mécanique des fluides." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00407569.

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Abstract:

Dans cette thèse on étudie la contrôlabilité globale de quelques équations non linéaires issues de la mécanique des fluides, précisément des équations de type Burgers, une équation de Korteweg-de Vries, et un système de Navier-Stokes 2-D. La stratégie employée consiste, d'une part, à appliquer la méthode du retour de J.-M. Coron, et d'autre part, à jouer sur la non linéarité de l'équation considérée.
De cette manière, on montre dans la première partie la contrôlabilité globale exacte pour tout temps d'équations de type Burgers non visqueuses puis on utilise ensuite ce résultat pour obtenir un résultat de contrôlabilité globale approchée pour l'équation de Burgers visqueuse. Cette propriété, combinée avec un résultat de contrôlabilité locale, entraîne ainsi la contrôlabilité globale aux trajectoires de l'équation de Burgers visqueuse, pour tout temps.
Dans la deuxième partie, on procède d'une manière similaire pour obtenir la contrôlabilité globale exacte d'une équation de Korteweg-de Vries non linéaire, pour tout temps.
Enfin, dans la dernière partie on s'intéresse à un système de Navier-Stokes 2-D avec conditions aux bords de type Navier. On obtient, en utilisant cette fois des résultats sur l'équation d'Euler des fluides incompressibles, la contrôlabilité globale à zéro, pour tout temps.

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Marx, Chhay. "Intégrateurs géométriques: Application à la Mécanique des Fluides." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00403649.

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Abstract:

Une approche récente permettant d'étudier les équations issues de la Mécanique des Fluides consiste à considérer les symétries de ces équations. Les succès des développements théoriques, notamment en turbulence, ont justifié la pertinence d'une telle approche. Sur le plan numérique, les méthodes d'intégration construites sur des arguments liés à la structure géométrique des équations s'appellent les intégrateurs géométriques. Dans la première partie de la thèse, on présente la classe d'intégrateurs géométriques probablement la plus connue; ce sont les intégrateurs symplectiques pour les systèmes hamiltoniens. Dans une seconde partie, on introduit les intégrateurs variationnels, construits pour reproduire les lois de conservation des systèmes lagrangiens. Cependant, la plupart des équations de la Mécanique des Fluides ne dérive pas d'un Lagrangien. On expose alors dans la dernière partie une méthode de construction de schémas numériques respectant les symétries d'une équation. Cette méthode est basée sur une formulation moderne des repères mobiles. On présente une contribution au développement de cette méthode; elle permet d'obtenir un schéma invariant possédant un ordre de précision déterminé. Des exemples issus des équations modèles de la Mécanique des Fluides sont traités.

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Al, Taki Bilal. "Sur quelques modèles hétérogènes en mécanique des fluides." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAM057/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'analyse mathématique de quelques modèles hétérogènes intervenants en mécanique des fluides. En particulier, elle est consacré a l'étude théorique des systèmes d'équations aux derivées partielles décrivants les trois modèles principaux que nous voulons présenter dans la suite. Le premier modèle étudié dans cette thèse est consacré à l'étude de l'écoulement d'un fluide visqueux newtonien et incompressible dans un bassin avec bathymétrie qui dégenère proche du bord. Le modèle mathématique étudié provient alors des équations de Navier-Stokes incompressible. On cherche à montrer que le problème de Cauchy correspondant est bien posé, au sens qu'on peut garantir l'existence globale et l'unicité de solutions faibles. Nous discuterons aussi la régularité de la solution faible. Finalement,nous établissons la convergence de la solution du modèle visqueux vers celle du modèle non visqueux quand le coefficient de viscosité tend vers zéro.La deuxième partie est dédiée à l'étude d'un modèle issu du système de Navier-Stokes dispersif ( il contient une correction dispersive) qui est lui meme obtenu à partir de la théorie cinétique des gaz. Notre modèle mathématique est dérivé a partir de ce dernier en supposant que le nombre de Mach est très faible. Le modèle obtenu est nommé effet fantôme (ou ghost effect an anglais), puisqu'il ne peut pas être obtenu à partir du modèle de Navier-Stokes compressible classique. L'objectif dans ce cadre sera d'étendre un résultat concernant l'existence locale d'une solution forte vers l'existence globale d'une solution faible. L'ingrédient principal dans notre analyse est une nouvelle inégalité fonctionnelle de type Log-Sobolev.La troisième partie de ce document est une contribution à une thématique de recherche se proposant d'analyser la compréhension des phénomènes rencontrés en géophysique qui font intervenir des milieux granulaires. Le modèle mathématique choisi est de type Bingham incompressible dont on fait dépendre le seuil de plasticité et le coe fficient de viscosité de la pression. On montre un résultat d'existence globale d'une solution faible du problème de Cauchy associé
This thesis is devoted to the mathematical analysis of heterogeneous models raised by fluid mechanics. In particular, it is devoted to the theoretical study of partial differential equations used to describe the three main models that we present below.Initially, we are interested to study the motion of a compressible newtonienfluids in a basin with degenerate topography. The mathematical model studied derives from incompressible Navier-Stokes equations. We are interested to prove that the Cauchy problem associated is well posed. Well-posedness means that there exists a solution, that it is unique. In the meantime, we prove that the solution of the viscous model converges to the one of the inviscid limit model when the viscosity coe cient tends to zero.The second part in my thesis is devoted to study a model that arises from dispersive Navier-Stokes equations (that includes dispersive corrections to the classical compressible Navier-Stokes equations). Our model is derived from the last model assuming that the Mach number is very low. The obtained system is a Ghost eect system, which is so named because it can be derived from Kinetic theory. The main goal of this part is to extend a result concerning the local existence of strong solution to a global-in time existence of weak solutions. The main ingredient in this work is a new functional inequality of Log-Sobolev type.The last part of my thesis is a part of a research theme intends to analyze the understanding of phenomena encountered in geophysics which involves granular media. The mathematical model is of Bingham incompressible type with viscosity and placticity depending on the pressure. We provide a global existence of weak solutions of the Cauchy problem associated

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Bunoiu, Renata Béatrice. "Sur quelques problèmes mathématiques en mécanique des fluides." Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/Bunoiu.Renata_Beatrice.SMZ9711.pdf.

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Abstract:

Le présent travail porte sur l'étude mathématique, théorique et numérique, de quelques problèmes issus de la mécanique des fluides. La thèse est divisée en trois chapitres. Le chapitre I, fluide à viscosité non linéaire dans un domaine de faible épaisseur, étudie l'écoulement d'un fluide incompressible dans un domaine tridimensionnel pour lequel la troisième dimension est beaucoup plus petite que les deux autres. L'écoulement est régi par des équations du type Navier-Stokes stationnaire, les inconnues étant la vitesse et la pression du fluide. Deux cas sont traités, suivant la présence ou l'absence des forces volumiques et les conditions au bord. Le chapitre II, ainsi que le chapitre III de la thèse portent essentiellement sur des problèmes d'homogénéisation et des techniques de petits paramètres. La méthode d'homogénéisation est une méthode mathématique utilisée pour l'étude des problèmes posés dans un milieu non-homogène qui présente une structure périodique. Au chapitre II, convergence triple-échelle pour le problème de Stokes, on étudie le problème de Stokes classique. Le problème est posé dans un domaine qui contient des inclusions solides réparties périodiquement, avec périodicités de l'ordre d'un petit paramètre [epsilon] et de l'ordre de [epsilon] 2. Pour le passage à la limite on utilise la méthode de convergence 3-échelle. Le problème homogénéisé obtenu est un problème à trois pressions. Le chapitre III, calcul de la charge dans un système hydraulique est une étude théorique et numérique d'un problème pratique: le calcul de la charge dans un système hydraulique. Les équations traitées ici sont également rencontrées dans d'autres domaines, comme les problèmes du type thermique par exemple. L'étude faite ici peut donc être appliquée à une classe plus large de problèmes physiques
This work represents a mathematical study, theoretical and numerical, of some problems related to fluid mechanics. The thesis has three chapters. Chapter I, "nonlinear flow throught a thin slab", is devoted to the study of an incompressible fluid flow. We work in a 3D domain with the height much more smaller than the other two dimensions. We are interested in the Navier-Stokes flow : two cases are treated, provided the presence or not of volume forces and boundary conditions. In chapter II we treat some problems related to the homogenization theory and small parameters technic. The homogenization method is a mathematical method used for the study of the non-homogeneous media with periodic structure. In chapter II, "three-scale convergence for the Stokes problem", we study the classical stationnary Stokes problem. We work in a 3D domain which contains solid obstacles two-periodically distributed, with [epsilon]-periodicity (respectively [epsilon] 2), where [epsilon] is a small parameter. For passing to the limit we use the 3-scale convergence method. The homogenized problem is a three-pressures system. Chapter III, "calculation of the charge in a hydraulic system" is a theoretical and numerical study of a pratical problem : calculation of the charge in a hydraulic system. The equations presented here are find in other domains, such as thermical problems. So this study can be applied to a large class of physical problems

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Chhay, Marx. "Intégrateurs géométriques : application à la mécanique des fluides." La Rochelle, 2008. http://www.theses.fr/2008LAROS261.

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Abstract:

Une approche récente permettant d'étudier les équations issues de la Mécanique des Fluides consiste à considérer les symétries de ces équations. Les succès des développements théoriques, notamment en turbulence, ont justifié la pertinence d'une telle approche. Sur le plan numérique, les méthodes d'intégration construites sur des arguments liés à la structure géométrique des équations s'appellent les intégrateurs géométriques. Dans la première partie de la thèse, on présente la classe d'intégrateurs géométriques probablement la plus connue; ce sont les intégrateurs symplectiques pour les systèmes hamiltoniens. Dans une seconde partie, on introduit les intégrateurs variationnels, construits pour reproduire les lois de conservation des systèmes lagrangiens. Cependant, la plupart des équations de la Mécanique des Fluides ne dérive pas d'un Lagrangien. On expose alors dans la dernière partie une méthode de construction de schémas numériques respectant les symétries d'une équation. Cette méthode est basée sur une formulation moderne des repères mobiles. On présente une contribution au développement de cette méthode; elle permet d'obtenir un schéma invariant possédant un ordre de précision déterminé. Des exemples issus des équations modèles de la Mécanique des Fluides sont traités
A recent approach to study the equations from Fluid Mechanics consists in considering the symmetry group of equations. Succes of theoretical development, specially in turbulence, has justified the relevance of this approach. On the numerical side, the integrating methods based on arguments related to the geometrical structure of equations are called geometric integrators. In the first part of this thesis, a class of such integrators is introduced: symplectic integrators for hamiltonian systems, which are probably the most well known geometric integrators. In the second part, variational integrators are outlined, constructed in order to reproduce conservation laws of lagrangian systems. However most of Fluid Mechanics equations cannot be derived from a Lagrangian. In the last part of this thesis, a method of construction of numerical schemes that preserves equations symmetry is exposed. This method is based on a modern formulation of moving frames. A contribution to the development of this method is proposed; this allows to obtain an invariant numerical scheme that owns an order of accuracy. Examples from Fluid Mechanics model equations are detailled

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Paumond, Lionel. "Sur quelques modèles asymptotiques en mécanique des fluides." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112217.

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Krell, Katrin Stella. "Schémas volumes finis en mécanique des fluides complexes." Aix-Marseille 1, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00524509.

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Abstract:

Le travail de thèse exposé dans ce manuscrit porte sur le développement et l’analyse numérique de schémas volumes finis de type dualité discrète (DDFV) pour la discrétisation des équations de Darcy en milieu poreux hétérogène anisotrope et celle des équations de Stokes avec viscosité variable. Un point commun à ces problèmes, qui motive l’emploi des schémas DDFV, est que leur résolution par volumes finis nécessite d’approcher toutes les composantes du gradient de la solution. Les schémas DDFV consistent à discrétiser la solution de l’équation simultanément aux centres des volumes de contrôle et aux sommets du maillage. Ce double jeu d’inconnues permet de définir naturellement un gradient discret sur des maillages très généraux, ne vérifiant en particulier pas nécessairement la condition d’orthogonalité classique des maillages volumes finis. On étudie tout d’abord la discrétisation du problème de diffusion scalaire anisotrope pour des conditions aux bords mixtes de type Dirichlet/Fourier. Le schéma que nous proposons permet de construire un algorithme de Schwarz discret associé à une décomposition de domaine sans recouvrement avec des conditions de transmission de type Fourier qui converge vers la solution obtenue sans décomposition. Des expériences numériques illustrent les résultats théoriques d’estimation d’erreur et de convergence des algorithmes de Schwarz DDFV. On se propose ensuite de discrétiser des problèmes de Stokes avec une viscosité variable. Les schémas DDFV correspondant sont en général mal posés. Pour y remédier, on stabilise le bilan de masse par différents termes en pression. Dans un premier temps, on suppose la viscosité régulière. L’analyse du schéma, qui conduit à une estimation d’erreur optimale, repose sur une inégalité de Korn discrète et sur une condition inf-sup discrète utilisant le terme de stabilisation en pression. Dans un second temps, on considère le cas où la viscosité est discontinue. Ces discontinuités doivent être prise en compte par le schéma pour surmonter la perte de consistance des contraintes à l’interface. Ceci nécessite la construction de nouveaux opérateurs discrets définis à l’aide des inconnues artificielles. L’étude théorique devient plus compliquée. Dans tous les cas, l’existence et l’unicité de solutions discrètes sont démontrées, ainsi que des estimations d’erreur optimales. Une première étude de l’extension des schémas DDFV des équations de Stokes aux équations de Navier-Stokes est également présentée. Une généralisation des résultats pour le problème de Stokes avec une viscosité variable et régulière est donnée dans le cas tridimensionnel. Des tests numériques illustrent les différentes estimations d’erreur
This manuscript deals with the development and numerical analysis of finite volume schemes of type discrete duality (DDFV) for the discretization of the Darcy equations in porous heterogeneous anisotropic media and the Stokes equations with variable viscosity. A common feature of these problems, which motivates the use of DDFV schemes, is that their finite volume resolution requires to approximate all the components of the gradient of the solution. The DDFV method consists in discretizing the solution of equations simultaneously on the centers of the control volumes and on the vertices of the mesh. These two sets of unknowns allow to reconstitute a two-dimensional discrete gradient on a large class of 2D meshes, without assuming the “orthogonality” condition required for classical finite volume methods. We first study the discretization of anisotropic elliptic problems with mixed Dirichlet/Fourier boundary conditions. The scheme we propose allows to build the corresponding discrete non-overlapping Schwarz algorithm associated to a decomposition of the domain with Fourier interface conditions, which converges to the solution of the DDFV scheme on the initial domain. Numerical experiments illustrate the theoretical results of error estimates and of the DDFV Schwarz algorithm convergence. We then propose to discretize Stokes equations with a variable viscosity. The corresponding DDFV schemes are generally illposed. To overcome this difficulty, we stabilize the mass conservation equation with different pressure terms. First, we assume that the viscosity is smooth enough. The analysis of the scheme, which gives optimal error estimates, relies on a Korn inequality and on a uniform discrete inf-sup condition using the stabilization term. Secondly, we consider the case where the viscosity is discontinuous. The discontinuities must be taken into account in the scheme to overcome the consistency defect of the numerical fluxes. We need to build new operators with artificial unknowns. The theoretical study becomes more tricky. In all cases, the existence and uniqueness of the discrete solution are proved, as well as optimal error estimates. A first study of the extension of the DDFV schemes to Navier-Stokes equations is presented. A generalization in 3D of the results is given in the case of the Stokes problem with smooth variable viscosity. Numerical experiments illustrate the different error estimates

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Fettah, Amal. "Analyse de modèles en mécanique des fluides compressibles." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4755.

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Abstract:

Dans cette thèse on s'est intéressé à l'étude de problèmes concernant la théorie des écoulements compressibles. Dans une première partie on a traité le problème de transport instationnaire avec un champ de vitesse peu régulier, on a établi un résultat d'existence en passant à la limite sur des schémas numériques volumes finis avec un choix décentré amont qui garantie la positivité de la masse volumique. Pour le problème de Stokes, le résultat est démontré par deux approches : une approche par schéma numérique et une approche par régularité visqueuse.Dans la première méthode on propose une discrétisation qui combine la méthode des éléments finis et la méthode des volumes finis qui repose sur les espaces Crouzeix-Raviart. Une première difficulté de ce travail est de démontrer les estimations sur la solution discrète, en particulier à cause de la présence de la gravité dans le terme source de l'équation de quantité de mouvement. Le fait de considérer une loi d'état très générale conduit des difficultés supplémentaires en particulier dans le passage à la limite sur cette équation.Dans la deuxième méthode, le résultat d'existence est démontré en utilisant une approximation par viscosité. Ceci consiste essentiellement en deux parties : l'étude du problème de convection diffusion (qui apparait dans le problème régularisé) où on démontre l'existence et l'unicité de solution et en deuxième partie le passage à la limite sur le problème régularisé
This thesis is concerned with the study of problems relating in the theory of compressible flows . We prove the existence of the considered problems in a first part by passing to the limit on the numerical schemes proposed for the discretisation of these problems. In the second part, the existence result is obtained by passing to the limit on the approximate solutions given by a corresponding regularized problem.The main result is to prove the existence of a solution of the stationnary compressible Stokes problem with a general equation of state.We first prove this result by passing to the limit on the numerical scheme as the mesh size tends to zero. The fact to consider a general E.O.S induces some additional difficulties in particular to get estimates on the discrete solution (which comes also from the presence of the gravity in the momentum equation) and in the passage to the limit on the E.O.S.We also prove the existence result by passing to the limit on a regularized problem. We first treat the convection-diffusion problem (which appears in the regularized problem), we give an existence and uniqueness result, and we then prove estimates on the approwimate solutions and pass to the limit on the regularized problem

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Marbach, Frédéric. "Contrôle en mécanique des fluides et couches limites." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066442/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude du contrôle de quelques équations aux dérivées partielles non linéaires issues de la mécanique des fluides. On s'intéresse notamment à l'équation de Burgers et à l'équation de Navier-Stokes. L'objectif principal est de démontrer des résultats de contrôle globaux en temps petit y compris en présence de couches limites. On montre que cela est possible en introduisant une nouvelle méthode dite "de la dissipation bien préparée". Cette méthode consiste à procéder en deux phases : une phase très courte non visqueuse suivi d'une phase plus longue d'auto-dissipation de la couche limite. Aussi bien pour Burgers que pour Navier-Stokes avec des conditions au bord de glissement avec frottement, on démontre que cette dissipation est suffisante si elle a été bien préparée. De plus, on étudie une question de contrôlabilité locale pour l'équation de Burgers lorsqu'un seul contrôle scalaire est utilisé. On démontre en améliorant une technique de noyau quadratique que le système n'est pas localement contrôlable en temps petit
This thesis is devoted to the study of the controllability of non linear partial differential equations in fluid mechanics. We are mostly interested in Burgers equation and Navier-Stokes equation. Our main goal is to prove small-time global results, even in the presence of boundary layers. We prove that it is possible to obtain such results by introducing a new method named: ``well prepared dissipation''. This method proceeds in two phases: first, a quick phase using the inviscid behavior of the system, then a longer phase during which the boundary layer dissipates all by itself. Both for Burgers and for Navier-Stokes with Navier slip-with-friction boundary conditions, we prove that this dissipation is sufficient if it has been well prepared. Moreover, we study a question of local null controllability for the Burgers equation with a single scalar control. We prove by enhancing a second order kernel approach that the system is not small time locally null controllable

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Pujol, Thomas. "Etude mécanique des gels d'actine branchés." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077231.

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Abstract:

Les réseaux formés par les filaments d'actine jouent un rôle fondamental en mécanique cellulaire, puisqu'ils contribuent grandement à la forme des cellules, à leur capacité à migrer et à leurs propriétés mécaniques. Durant ma thèse, nous nous sommes intéressés aux propriétés mécaniques des gels d'actine branchés présents dans le lamellipode. Dans le cadre de ma thèse, nous avons développé une nouvelle technique de mesure basée sur l'attraction dipolaire entre des colloïdes magnétiques nous permettant de mesurer le module de Young de gels d'actine reconstitués à la surface des particules à l'aide de la machinerie Arp2/3. Notre technique nous permet de réaliser-un très grand nombre de mesures. Les faibles barres d'erreur ainsi obtenues nous ont permis d'étudier, pour la première fois, le lien entre les propriétés microscopiques architecturales des gels et leur réponse mécanique. Nous avons observé une forte rigidification du gel avec une augmentation de la concentration en protéine nucléatrice des branches Arp2/3 et en protéine de coiffe gelsoline durant la croissance du gel, montrant ainsi un lien entre l'architecture du réseau et son élasticité. De plus, nous avons étudié le lien entre le module élastique des gels, la flexibilité des filaments et l'augmentation des contraintes internes. Ces différentes études pointent en direction d'une réponse mécanique des gels d'actine à structure dendritique d'origine enthalpique, contrairement aux gels d'actine polymérisés en solution, dont l'élasticité est d'origine entropique
Actin filaments play a fundamental role in cell mechanics: assembled into networks by a large number of partners, they ensure cell integrity, deformability, and migration. During my PhD we focus on the mechanics of the dense branched network found at the leading edge of a crawling cell. We develop a new technique based on the dipolar attraction between magnetic colloids to measure mechanical properties of branched actin gels assembled around the colloids by the Arp2/3 machinery. This technique allows us to probe a large number of gels and, through the study of different networks, to access fundamental relationships between their microscopic structure and their mechanical properties. We show that the architecture does regulate the elasticity of the network: increasing both capping and branching concentrations strongly stiffens the networks. These effects occur at protein concentrations that can be regulated by the cell. In addition, the dependence of the elastic modulus on the filaments' flexibility and on increasing internal stress has been studied (Pujol. PNAS. 2012). Our overall results point toward an elastic regime dominated by enthalpic rather than entropie déformations. This result strongly differs from the elasticity of diluted cross-linked actin networks and can be explained by the dense dendritic structure of lameilipodium-like networks

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Navaro, Pierre. "Aéroacoustique numérique d'un écoulement tourbillonnaire." Le Havre, 2002. http://www.theses.fr/2002LEHA0013.

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Abstract:

Nous avons développé une méthode particules-maillage pour un écoulement plan compressible. La méthode est dérivée de la méthode Particle-in-Cell pour les écoulements incompressibles. Dans la deuxième partie nous utilisons la méthode des rayons modifiée pour le calcul de propagation du bruit dans un parc éolien. A travers les résultats numériques, nous discutons de la validité de la méthode. Nous montrons notamment plusieurs limitations de cette approche mais aussi des solutions permettant de l'améliorer
A discrete vortex method for unsteady, compressible, two-dimensional and inviscid flow is developped. The method is based on the incompressible vortex-in-cell method. The second part concerns the use of a modified ray theory called "gaussian beam approch" to compute the noise emission in a wind park. The results of the numerical experiments and the validity of the method are discussed. The present limitations of the method are shown and several ways of improving them are indicated

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Hwang, Yongyun. "Large-scale streaks in wall-bounded turbulent flows: amplification, instability, self-sustaining process and control." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/56/49/01/PDF/Thesis_final.pdf.

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Abstract:

Sur la plateforme de thèses en ligne Tel on trouve le résumé suivant en anglais : Wall-bounded turbulent flows such as plane Couette flow, channel, pipe flows and boundary layer flows are fundamental problem of interest that we often meet in many scientific and engineering situations. The goal of the present thesis is to investigate the origin of large-scale streaky motions observed in the wall-bounded turbulent flows. Under a hypothesis that the large-scale streaky motions sustain with a process similar to the well-known near-wall self-sustaining cycle, the present thesis have pursued on four separate subjects: (i) non-modal amplification of streaks, (ii) the secondary instability of the finite amplitude streaks, (iii) existence of a self-sustaining process at large scale and (iv) turbulent skin friction reduction by forcing streaks. First, using a linear model with turbulent mean flow and the related eddy viscosity, it is shown that the streaks are largely amplified by harmonic and stochastic forcing. The largely amplified streaks undergo the secondary instability and it has been associated with the formation of the large-scale motions (bulge). The existence of a self-sustaining process involving the amplification and instability of streaks at large scale is proved by quenching the smaller-scale energy carrying eddies in the near-wall and logarithmic regions. Finally, it is shown that artificially forcing of large-scale streaks reduce the turbulent skin friction up to 10 % by attenuating the near-wall streamwise vortices.

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Boyer, Franck. "Modélisation, Analyse et Approximation numérique en mécanique des fluides." Habilitation à diriger des recherches, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00104532.

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Abstract:

Ce travail est dédié à la mise en place de modèles d'écoulements de fluides complexes, à leur analyse théorique ainsi qu'au développement et à l'analyse de convergence de schémas numériques appropriés.

Une première partie du travail concerne l'étude de modèles dits à interface diffuse pour les écoulements incompressibles multiphasiques. Après une étude assez précise du cadre diphasique, on propose la généralisation au cadre triphasique, ce qui nécessite d'introduire la notion importante de consistance des modèles. Des résultats numériques confirment la pertinence des modèles proposés. Ensuite, on s'intéresse au modèle plus classique de Navier-Stokes non-homogène incompressible pour lequel on établit le caractère bien posé du problème pour des conditions aux limites ouvertes non-linéaires en sortie d'un écoulement. Une brique essentielle de ce travail est l'étude détaillée du problème de traces pour l'équation de transport associée à un champ de vitesse peu régulier. Ce travail, dont l'intérêt dépasse le cadre applicatif décrit ci-dessus, fait l'objet d'un chapitre à part entière.

Dans une seconde partie, on s'intéresse à l'approximation numérique par des méthodes de volumes finis des solutions de problèmes elliptiques non-linéaires monotones (du type p-laplacien). Un premier chapitre décrit un certain nombre de résultats obtenus dans le contexte de maillages cartésiens. Un second chapitre est consacré à l'étude d'un cadre géométrique plus général par le biais de méthodes dites en dualité discrète. Une attention particulière est portée au cas où les coefficients du problème présentent des discontinuités spatiales, ce qui mène à des problèmes de transmission non-linéaire entre deux milieux.

Le mémoire s'achève par la description de quelques travaux connexes, d'une part sur une classe de schémas VF pour les équations elliptiques linéaires adaptés à des maillages non orthogonaux, et d'autre sur l'étude numérique de problèmes elliptiques couplés 2D/1D issus de la description asymptotique d'écoulements dans des milieux poreux fracturés.

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Charve, Frédéric. "Etude de phénomènes dispersifs en mécanique des fluides géophysiques." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008754.

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Abstract:

L'introduction est composee de deux parties: apres avoir presente les fluides geophysiques et les principes qui conduisent au systeme des equations primitives, ainsi qu'a l'approximation quasigeostrophique, nous examinons les travaux effectues sur le systeme primitif ainsi que sur celui des fluides tournants.
Dans le deuxieme chapitre, nous obtenons formellement l'asymptotique pour la suite des solutions du systeme primitif lorsque le petit parametre epsilon tend vers zero. Ceci permet en outre de definir le tourbillon potentiel, primordial dans toute cette etude. Nous etudions ensuite la convergence dans le cadre des solutions de Leray.
Le troisieme chapitre est consacre a l'etude de la meme
convergence mais dans le cadre des solutions de Fujita-Kato.
Le dernier chapitre donne des renseignements beaucoup plus precis
concernant les vitesses de convergence, et nous prouvons aussi un
theoreme de convergence dans le cadre des poches de tourbillon.

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Boisgerault, Sébastien. "Optimisation de forme : systèmes nonlinéaires et mécanique des fluides." Paris, ENMP, 2000. http://www.theses.fr/2000ENMP0972.

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Abstract:

Le controle par rapport a la geometrie de systemes fluides est une activite recente qui vient en complement des controles plus classiques par rapport au champ de force volumique ou par injection/aspiration de fluide. Nous developpons dans cette these l'application des methodes d'optimisation de forme au systeme de navier-stokes qui regit les ecoulements des fluides newtoniens. L'analyse du systeme stationnaire est menee en insistant en particulier sur deux points : tout d'abord la recherche d'un affaiblissement des hypotheses permettant d'assurer l'existence d'une variation au premier ordre des champs de vitesse et de pression par rapport a une perturbation de la geometrie ; l'hypothese classique, qui consiste a supposer la viscosite suffisament elevee, est en effet trop restrictive pour la plupart des applications. Ensuite la preuve de l'existence et la determination effective du gradient de forme d'une classe de fonctionnelles de bord, necessitant l'evaluation d'integrales surfaciques sur la frontiere du fluide. Le rapport portance/trainee fait par exemple partie de ces fonctionnelles qui requierent une analyse approfondie de la regularite des ecoulements. Pour une viscosite trop faible, la capacite predictive du modele stationnaire devient toutefois trop aleatoire. Pour cette raison, nous completons l'etude precedente par l'analyse de la sensibilite par rapport a la geometrie du systeme dynamique de navier-stokes et mettons en evidence l'existence d'une variation du premier ordre du champ de vitesse associe au systeme lorsque le domaine spatio-temporel qui contient le fluide est soumis a une perturbation.

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Busuioc, Adriana Valentina. "Sur quelques problèmes en mécanique des fluides non newtoniens." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066084.

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Abstract:

Nous etudions quelques problemes recents dans la mecanique des fluides non newtoniens. La premiere partie de ce travail porte sur l'etude mathematique des fluides electrorheologiques, c'est a dire les fluides soumis a un champs electrique. Plus precisement, nous abordons le cas d'un fluide newtonien et celui d'un fluide de bingham soumis a un champs electrique. On montre des resultats d'existence et d'unicite des solutions et on examine l'influence du champs electrique sur l'evolution du fluide. La deuxieme partie de cette these aborde les equations des fluides de grade 2 et 3 posees dans l'espace entier. On commence par montrer des resultats d'existence et d'unicite des solutions similaires a ceux disponibles dans le cas d'un domaine borne. Ensuite, pour les fluides de grade 2, une nouvelle condition d'explosion des solutions est donnee. Enfin, dans le cas des fluides de grade 3, nous montrons l'existence globale de solutions faibles en allegeant les hypotheses de regularite et en eliminant l'hypothese de petitesse. Les methodes utilisees sont des methodes d'energie.

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Meyrignac, Olivier. "Etude de l'hémodynamique des fluides portaux et systémiques grâce à la mécanique des fluides numérique." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30344.

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Abstract:

Le travail de thèse est en trois parties. La première partie du travail porte sur la comparaison des données de simulation MFN issues du solveur Yales2bio aux résultats de mesure des séquences d'IRM 4D. Notre modèle de MFN exploitait les données morphologiques de l'IRM 3D pour la modélisation géométrique et les données vélocimétriques des séquences d'IRM à contraste de phase 2D (PC-MRI) pour définir les conditions limites de la modélisation. Nous avons comparé les distributions spatiales et les valeurs locales des vitesses obtenues avec ces deux méthodes de mesure. En outre, nous avons évalué l'influence de la résolution de la modélisation géométrique sur la simulation de la vitesse. Nous avons remarqué un accord qualitatif et quantitatif avec un haut niveau de corrélation entre données IRM et MFN. La seconde partie traite d'hypertension portale. Nous avons pu au cours de ce travail, mettre au point un protocole optimisé pour les mesures de débit azygos dans le cadre d'un travail préparatoire pour une étude clinique. De plus nous avons mis au point un modèle basé sur la MFN d'hypertension portale in silico, rendant compte de la montée des pressions lors de l'accroissement de la résistance intra hépatique. Enfin dans la troisième partie, on a utilisé la MFN pour trouver des nouveaux facteurs pronostiques de l'évolution des petits anévrismes de l'aorte abdominale (AAA). Pour ce travail, nous avons utilisé les données issues d'une étude multicentrique et prospective. Nous avons inclus 78 patients porteurs AAA de septembre 2012 à juin 2014. Les patients avaient bénéficié deux examens CT séparés d'un intervalle d'un an pour évaluer la croissance des anévrismes. Cinquante patients de ces patients étaient admissibles à une analyse basée sur la MFN. Sur la base d'un seuil de 10 ml de croissance totale du volume, nous avons classé les 50 patients en deux groupes dits de croissance lente et de croissance rapide. Les paramètres morphologiques et fonctionnels initiaux des anévrismes ont été analysés, comprenant : le diamètre maximal, la surface de section maximale, les volumes du thrombus et de lumière, la pression maximale exercée sur la paroi et les forces de cisaillement de la paroi (WSS). Il y avait une différence significative entre les deux groupes concernant le volume de la lumière de l'anévrisme (P = 0,0051) et la variation moyenne du WSS (P = 0,0240) contrairement au diamètre maximal (P = 0,71). Nous avons trouvé une corrélation significative de la croissance du volume d'anévrisme avec le volume de la lumière et la réduction de la valeur de variation moyenne de WSS (respectivement R = 0,47, P = 0,0015 et R = -0,42, P = 0,0062) et la croissance totale du volume d'anévrisme. En combinant ces paramètres, nous avons mis au point un modèle de prédiction de la croissance rapide des AAA qui présentait une meilleure aire sous la courbe ROC que la seule mesure de diamètre maximal (0,78 vs 0,52, P = 0,0031). En fonction du seuil utilisé, notre modèle donne soit une excellente sensibilité (95,0% [IC95% 75,1, 99,9]), soit une spécificité (90,0% [IC95% 73,5, 97,9]). Nous avons pu démontrer que l'analyse combinée du volume de la lumière et du WSS fournit une meilleure information que le diamètre maximal pour évaluer le risque de croissance rapide du volume des petits AAA
The thesis work is in three parts. The first part of the work concerns the comparison of the CFD simulation data from the Yales2bio solver to the measurement results of the 4D MRI sequences. Our CFD model exploited morphological data from 3D MRI for geometric modeling and velocimetry data of 2D phase contrast MRI (PC-MRI) sequences to define boundary conditions for modeling. We compared spatial distributions and local values ??of velocities obtained with these two methods of measurement. In addition, we evaluated the influence of geometric modeling resolution on velocity simulation. We noticed a qualitative and quantitative agreement with a high level of correlation between MRI and CFD data. The second part deals with portal hypertension. During this work, we have been able to develop an optimized protocol for azygous flow measurements as part of a preparatory work for a clinical study. In addition, we have developed a model based on the CFD of portal hypertension in silico, accounting for the increase of pressures during the increase of intrahepatic resistance. Finally, in the third part, CFD was used to find new prognostic factors for the evolution of small abdominal aortic aneurysms (AAA). For this work, we used data from a multicenter and prospective study. We included 78 AAA patients from September 2012 to June 2014. Patients had two separate CT examinations at one-year intervals to evaluate aneurysm growth. Fifty patients in these patients were eligible for CFD-based analysis. Based on a threshold of 10 ml of total volume growth, we classified the 50 patients into two so-called slow growth and fast growing groups. The initial morphological and functional parameters of the aneurysms were analyzed, including: maximum diameter, maximum section area, thrombus and lumen volumes, maximum wall pressure, and wall shear forces (WSS) . There was a significant difference between the two groups regarding aneurysmal lumen volume (P = 0.0051) and mean WSS variation (P = 0.0240) in contrast to maximal diameter (P = 0.71). ). We found a significant correlation of growth of aneurysm volume with volume of light and reduction of mean WSS (R = 0.47, P = 0.0015 and R = -0, respectively). 42, P = 0.0062) and total growth of aneurysm volume. Combining these parameters, we developed a prediction model for rapid AAA growth that had better area under the ROC curve than the single maximum diameter measure (0.78 vs. 0.52, P = 0.0031 ). Depending on the threshold used, our model gives either excellent sensitivity (95.0% [95% CI 75.1, 99.9]) or specificity (90.0% [95% CI 73.5, 97.9] ). We were able to demonstrate that the combined light volume and WSS analysis provides better information than the maximum diameter for assessing the risk of rapid AAA volume growth

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Cuzieux, Fabrice. "Modélisation des interactions aérodynamiques pour un convertible de type ERICA." Aix-Marseille 2, 2007. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2007AIX22074.pdf.

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Abstract:

Le tiltrotor est un appareil combinant l’aptitude au décollage vertical et la possibilité d’effectuer des vols aux grandes vitesses comparables à celles des avions à turbopropulseur. Ceci offre de nouvelles possibilités dans un contexte aéroportuaire actuellement surchargé. Pour cela, le tiltrotor possède deux rotors montés sur des nacelles pivotables placés au bout d’une aile. Ceci engendre des interactions fortes entre les sillages des rotors et l’aile aux basses vitesses. Il en résulte une force sur l’aile appelée déportance et qui affecte les performances de l’appareil. Afin de réduire la déportance, AGUSTA a proposé le concept ERICA, dont les parties d’aile placées au-dessous des rotors peuvent se basculer. Un autre type d’interaction existe à proximité du sol, où les sillages rotors engendrent un effet fontaine de sol qui vient impacter le dessous de l’appareil. Ces deux phénomènes d’interaction ont été modélisés dans le code de mécanique du vol HOST d’Eurocopter, pour le concept ERICA. Un modèle de ligne portante non linéaire a donc été développé pour le HOST, qui ne disposait pas jusque là de modèle physique de l’aile. Des calculs aux fortes incidences, comme dans le cas de l’aile du tiltrotor en interaction avec les sillages rotors, peuvent désormais être menés. Le modèle évaluant l’interaction entre le sillage des rotors et l’aile est basé sur une représentation quasi-statique des sillages à l’aide de cylindres. Ce modèle permet de calculer le pourcentage de corde d’aile intersecté par le sillage des rotors pour chaque section de la ligne portante, afin d’évaluer l’influence des vitesses induites par les rotors. Pour l’effet de sol sur l’aile, une approche basée sur l’équation de continuité de masse, initialement proposé par H. Haverdings, a été employée, ainsi qu’une seconde approche basée sur l’impact de deux jets circulaires sur une plaque a été développé. Tout ces modèles sont maintenant disponibles dans une version de développement du HOST. Ainsi, une évaluation des performances dans les différentes phases de vol du concept ERICA est désormais possible. Par exemple, une étude approfondie de l’influence du braquage des ailes mobiles sur la puissance requise en vol a permis d’établir et de valider l’efficacité de différentes stratégies
Among solutions studied to decrease airport congestion due to the air traffic increase, the use of civil tiltrotors is an interesting solution. A tiltrotor has the distinctive feature of being able to mix Vertical or Short Take-Off and Landing capabilities with cruise flight at speeds comparable to turboprop aeroplanes. This tiltrotor configuration has two rotors at the tip of the wing, and as a result, strong rotors wake/wing interaction occur in low speed conditions producing a wing download force that affect the aircraft performance. In order to reduce this download the ERICA concept has been proposed by AGUSTA. The wing parts located below the rotors can be tilted and adjusted to the rotor downwash direction in order to decrease the wing download. A second interaction exists when close to the ground, as a ground fountain effect, due to the rotor’s wakes, affects the wing, fuselage and tail loads. These two interaction phenomena have been studied for the ERICA concept within the Eurocopter HOST code. A non-linear lifting line model has based developed for the HOST. Calculation under high angle conditions, such as for a tilt-rotor wing in interaction with the rotor wake, can then be performed. The modelling used to evaluate the interaction between the rotor wake and the wing is based on a quasi-steady representation of the wakes with cylinders. This model allows computing the percentage of wing chord intercepted by the rotor wake for each section of the lifting line. This percentage is used to balance the influence of the rotor-induced velocity. For the ground effect on the wing, an approach based on mass continuity equation has been used first proposed by H. Haverdings, and also a second approach based on impinging jets modelling. All of these modelling concepts are now in use in a development version of the HOST. Thus, it helps for the evaluation of flight performances of the ERICA tiltrotor concept, such as the prediction of the efficiency of different tilt-wing angle strategies that can be used in order to minimise the total power requirement

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Lanos, Christophe. "Méthode d'identification non viscosimetrique de comportements de fluides." Rennes, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAR0003.

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Abstract:

Les travaux présentes proposent une méthode d'identification du comportement d'un fluide reposant sur l'analyse des évolutions de la dissipation d'énergie en fonction de la géométrie de l'écoulement. Cette analyse révèle que certains écoulements font apparaître, pour des fluides dont le comportement est compose, l'enregistrement de l'évolution du taux de dissipation d'énergie comme étant la superposition des évolutions caractéristiques de chaque composante. La connaissance d'un ensemble suffisant d'évolutions caractéristiques permet donc de proposer une identification d'un comportement, basée sur la recherche d'une décomposition de celui-ci en comportements élémentaires connus. Ce principe d'identification est applique au test du plastometre a plateaux parallèles (non rotatifs). Dans un premier temps nous considérons que cet écoulement respecte le principe de superposition énonce précédemment. Une discussion relative à l'aptitude des résultats du plastometre à caractériser un comportement débouche sur la proposition d'une méthodologie d'exploitation de ce test. Via quelques adaptations géométriques de l'essai, la méthode s'applique également à des fluides frottants. Pour ce test une bibliothèque d'identification est créée. Elle fournit, de façon analytique, les évolutions des taux de dissipation de certains comportements classiques. L'exemple de la solution bâtie pour l'écoulement d'un fluide viscoplastique permet de confirmer notre principe d'identification. L'écoulement au plastometre ne respectant pas parfaitement le principe de superposition, une estimation plus precise des valeurs des paramètres du comportement compose identifie peut être obtenue au moyen d'un processus itératif. L'exemple d'un fluide viscoplastique image ce processus. Un ensemble d'essais réalises sur des produits pouvant présenter des seuils de plasticité ou des comportements frottants aux parois permet de vérifier expérimentalement diverses constatations faites lors de la construction analytique de la bibliothèque. Par ailleurs les résultats obtenus au plastometre sont compares a ceux obtenus par d'autres tests rheometriques. Ces essais accréditent notre méthode, et soulignent particulièrement l'interet de l'usage du plastometre pour la caractérisation des fluides a seuil

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Huard, Martin. "Formulation Hamiltonienne généralisée des équations de la mécanique des fluides." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp04/mq25610.pdf.

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Faure, Thierry. "Méthodes expérimentales instationnaires et leurs applications en mécanique des fluides." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00911074.

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Abstract:

Cette synthèse porte sur plusieurs thématiques de mécanique des fluides et s'articule autour d'une approche par des méthodes expérimentales instationnaires. Les domaines successivement abordés sont la turbulence, l'aérodynamique compressible, les machines tournantes, l'hydrodynamique et les instabilités, tandis que les techniques expérimentales mises en œuvre comprennent les sondes directionnelles de pression, l'anémométrie fil/film chaud, la vélocimétrie laser Doppler, la visualisation par injection de traceur et la vélocimétrie par images de particules. Dans la plupart des cas, on développe des techniques multi-composantes, afin d'obtenir les trois composantes du champ de vitesse. Lorsqu'un phénomène périodique est présent dans l'écoulement, des traitements par moyennes de phase permettent de reconstruire, à partir d'un maillage de mesures ponctuelles, une information globale dans un plan ou dans un volume, et son évolution temporelle moyenne. Il est aussi possible de reconstituer une dynamique en fonction du temps à partir d'une mesure dans un plan, non résolue en temps, synchronisée avec une mesure ponctuelle, résolue en temps. L'ensemble des configurations étudiées par ces méthodes expérimentales constitue des bases de données, utiles notamment pour une comparaison avec des résultats de simulations numériques.

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Carlotti, Pierre. "Éléments de mécanique des fluides pour la modélisation des incendies." Habilitation à diriger des recherches, Ecole Centrale de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00978098.

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Abstract:

Parmi les disciplines scientifiques qui sont utilisées pour prévoir la dynamique des incendies, la mécanique des fluides a un rôle particulier, car elle sert d'interface entre les disciplines, en propageant, si l'on peut dire, l'aléa vers les personnes et les biens. De plus, cette mécanique des fluides est tout sauf évidente : on rencontre des écoulements à masse volumique fortement variable qui conduisent souvent à utiliser les modèles bien au delà de leurs validations académiques. Cela peut en particulier conduire à des incertitudes non maîtrisées. L'objet du présent mémoire est de mettre en perspective ces enjeux et de proposer une vision des progrès récents et des pistes à explorer pour la recherche en mécanique des fluides dans le contexte des incendies en bâtiment.

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Conca, Carlos. "Homogénéisation de quelques problèmes aux limites en mécanique des fluides." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066315.

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Zara, Henri. "Système d'acquisition vidéo rapide : application à la mécanique des fluides." Saint-Etienne, 1997. http://www.theses.fr/1997STET4012.

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Abstract:

Les systèmes de vision sont aujourd'hui largement employés pour les études expérimentales en mécanique des fluides. Les techniques d'acquisition d'images se heurtent cependant à une limitation technologique concernant la cadence et la résolution des images. De nouveaux capteurs d'images électroniques rapides, mais également certaines méthodes d'exposition permettent d'apporter des solutions à ce problème. Nous présentons dans ce mémoire un système d'acquisition vidéo rapide élaboré autour d'une plate-forme expérimentale de mécanique des fluides. Ce système est constitué en particulier : d'une camera CCD numérique (8bits) de résolution 512x512 pixels avec une cadence de 100 i/s ; d'un système de synchronisation qui assure les différents modes d'exposition des images ainsi que la synchronisation des éléments de la plate-forme. L'ensemble est commandé par un ordinateur PC, pour la configuration des paramètres ainsi que pour le stockage des images. La technique d'éclairage mise en oeuvre est la tomographie laser. Un choix technologique original nous a conduit au couplage de la camera à un intensificateur de lumière. Ce choix permet l'utilisation de sources laser continues de faible puissance. Il offre également de larges possibilités d'exposition des images par la commande de la porte optique de l'intensificateur. Dans une première partie nous présentons une étude détaillée des capteurs d'images à semi-conducteur, ainsi que des intensificateurs d'images. Les descriptions techniques concernant la réalisation de la caméra et du système de synchronisation sont ensuite exposées. L'ensemble d'acquisition vidéo final met en oeuvre deux cameras synchronisées permettant l'enregistrement d'une séquence de paires d'images d'occurrence très proche (50 ns). Quelques exemples expérimentaux permettent de confirmer les possibilités de notre système

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Abidi, Hammadi. "Etude mathématique de quelques problèmes de mécanique des fluides incompressibles." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066346.

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Danchin, Raphaël. "Analyse numérique et harmonique d'un problème de mécanique des fluides." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1997. http://www.theses.fr/1996EPXX0033.

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Abstract:

Le problème des poches de tourbillon provient de la mécanique des fluides incompressibles en dimension deux : on suppose que le tourbillon initial est la fonction caractéristique d'un domaine borne a frontière régulière. On sait depuis un théorème de Jean-Yves chemin qu'une telle structure se conserve pour tout temps, la frontière demeurant régulière. On montre une généralisation de ce théorème dans le cas d'un fluide visqueux. On obtient notamment un résultat de convergence forte au sens de la régularité conormale lorsque la viscosité tend vers zéro, et une estimation uniforme du gradient de la vitesse. Dans le cas d'un fluide non visqueux, on prouve que, si la frontière initiale a une singularité, cette singularité est transportée par le flot sans affecter la partie régulière de la frontière. Une étude plus précise de cette évolution est faite à l'aide de simulations numériques. On utilise un algorithme adaptatif à base d'ondelettes

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Haspot, Boris. "Étude d'équations liées à la mécanique des fluides compressibles capillaires." Paris 12, 2007. http://www.theses.fr/2007PA120051.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude de quelques problèmes de mécanique des fluides capillaires. Dans une première partie on s'intéresse à l'existence de solutions fortes pour un problème de fluide capillaire non-isotherme dérivé par J. E Dunin et J. Serrin (1985). On montre alors l'existence et l'unicité de solutions pour des données initiales choisies dans des espaces critiques pour le scaling des équations. On s'intéresse ensuite au cas isotherme et l'on obtient l'existence de solutions faibles globales en dimension une et en dimension deux sous une condition de contrôle du vide 1/P E L α. Dans une seconde partie je me suis concentré sur un système isotherme à interface discontinu et introduit par Rhode et al. On montre alors l'existence globale de solutions faibles pour des pressions isentropiques ainsi que pour des pressions plus générales de type Van der Waals. Enfin on obtient l'existence de solutions fortes dans des espaces de Besov à régularité critique construits sur les espaces L pour le système de Rohde en considérant cette fois-ci le cas général de viscosité variable, ce qui englobe entre autre les équations de shallow-water.

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Mezri, Leila. "Rôle des fluides pendant l'exhumation continentale : modélisation hydro-thermo-mécanique." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066175.

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Abstract:

La localisation de la déformation est un facteur essentiel à l’existence de la tectonique des plaques. Cependant, elle est le résultat d’interactions non-linéaires qui relient entre elles différentes échelles spatiales et temporelles que nous ne savons pas encore capturer dans un modèle rhéologique unique. Ce travail de thèse tente de combler en partie la fracture entre l’échelle pétrologique et celle de la mécanique à l’échelle crustale. Il cherche ainsi à mesurer l’impact des circulations de fluides sur la dynamique et la cinématique des dômes métamorphiques continentaux par le biais de modèles numériques d’échelle crus- tale. Pour répondre à cette question, nous avons cherché à établir un modèle empirique des écoulements de fluide et des interactions fluide-roche valide à l’échelle de la croûte. A cette échelle, il est important de capturer d’une part l’effet des circulations de fluides sur la densité qui détermine les forces de volume disponibles comme moteur de l’exhumation, mais aussi leur capacité à limiter ou accélérer la chute de résistance des bandes de cisaillement qui déterminent les forces de surface ralentissant l’exhumation. Ce modèle empirique est basé sur une observation au premier ordre du comportement métamorphique des roches le long d’un trajet P − T rétrograde : les roches métamorphiques de haut-grade (faciès amphibolite/granulite) sont exhumées vers la surface sans se rétromorphoser, excepté dans les zones où la déformation est localisée. Ce travail consiste donc à paramétrer cette observation de manière à pouvoir l’implémenter dans un code explicite thermomécanique 2D par le biais d’un couplage hydro-thermo-mécanique prenant en compte les échanges d’eau libre/eau liée avec la roche. Il introduit aussi la prise en compte simplifiée de l’hydrothermalisme lors de l’exhumation. Les résultats montrent que cette paramétrisation permet de mieux rendre compte des observations de terrain dans une gamme de paramètres validée par les mesures de laboratoire. Les résultats obtenus en limitant la rétromorphose des roches par la disponibilité de l’eau sont significativement différents de ceux obtenus dans les études publiées qui ne prenaient pas en compte ce paramètre. La thèse démontre notamment qu’il n’y a pas besoin d’hétérogénéités préexistantes pour obtenir des dômes asymétriques. Elle montre aussi que la chimie initiale de la roche peut exacerber ou diminuer la localisation de la déformation liée à la rétromorphose limitée par l’eau et contrôler ainsi la forme des dômes métamorphiques
Strain localization is essential to the existence of plate tectonic on Earth. Yet, it is the result of non-linear interaction across several temporal and spatial scales and to date no unique rheological model exists that captures the effect of all these interactions at crustal scale. The work presented here is an attempt to fill part of the gap between out- crop scale and crustal scale models, between petrological scale and crustal scale. The central question is how to measure the effects of fluids and fluid-rock interactions on the dynamics and the kinematics of continental metamorphic core complexes by the mean of crustal scale numerical models. To answer this question, we have tried to esta- blish an empirical model of fluid flow and fluid-rock interaction, which could be valid at the scale of the crust. At that specific scale, it is important to capture the effects of free fluids both on the density of rocks, because it determines the body forces that are driving the exhumation of the crust, and on the strength of rocks and particularly on shear zones which constitute the ’hand-break’, the surface tractions, which resist this exhumation. This empirical model is based on a first order observation related to the behaviour of metamorphic rocks along the retrograde P − T path of their exhumation. High-grade metamorphic rocks (amphibolite/granulite) are indeed exhumed to the sur- face with very little retromorphose except those located within the shear bands where deformation localises. This works first consisted in parameterising this observation in a manner that could be implemented into a 2D thermo-mechanical code as an hydro- thermo-mechanical coupling which could account for free-water/rock-water exchange. In second part, a simplified scheme is introduced to account for hydrothermal cooling of the crust in the late stage of exhumation. The results show that this parameterization al- lows to better account for field observation in a range of parameters that are compatible with laboratory experiments. Limiting the retromorphose of rocks by the availability of free water is shown to produce significantly different metamorphic domes kinematics as compared to prior studies. We indeed demonstrate that it is not necessary to introduce heterogeneity in crustal composition to form asymmetric structures but that the effect of water is modulated by the chemistry of the protolith rocks which influences strain localization

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Mezri, Leila. "Rôle des fluides pendant l'exhumation continentale : modélisation hydro-thermo-mécanique." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066175.

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La localisation de la déformation est un facteur essentiel à l’existence de la tectonique des plaques. Cependant, elle est le résultat d’interactions non-linéaires qui relient entre elles différentes échelles spatiales et temporelles que nous ne savons pas encore capturer dans un modèle rhéologique unique. Ce travail de thèse tente de combler en partie la fracture entre l’échelle pétrologique et celle de la mécanique à l’échelle crustale. Il cherche ainsi à mesurer l’impact des circulations de fluides sur la dynamique et la cinématique des dômes métamorphiques continentaux par le biais de modèles numériques d’échelle crus- tale. Pour répondre à cette question, nous avons cherché à établir un modèle empirique des écoulements de fluide et des interactions fluide-roche valide à l’échelle de la croûte. A cette échelle, il est important de capturer d’une part l’effet des circulations de fluides sur la densité qui détermine les forces de volume disponibles comme moteur de l’exhumation, mais aussi leur capacité à limiter ou accélérer la chute de résistance des bandes de cisaillement qui déterminent les forces de surface ralentissant l’exhumation. Ce modèle empirique est basé sur une observation au premier ordre du comportement métamorphique des roches le long d’un trajet P − T rétrograde : les roches métamorphiques de haut-grade (faciès amphibolite/granulite) sont exhumées vers la surface sans se rétromorphoser, excepté dans les zones où la déformation est localisée. Ce travail consiste donc à paramétrer cette observation de manière à pouvoir l’implémenter dans un code explicite thermomécanique 2D par le biais d’un couplage hydro-thermo-mécanique prenant en compte les échanges d’eau libre/eau liée avec la roche. Il introduit aussi la prise en compte simplifiée de l’hydrothermalisme lors de l’exhumation. Les résultats montrent que cette paramétrisation permet de mieux rendre compte des observations de terrain dans une gamme de paramètres validée par les mesures de laboratoire. Les résultats obtenus en limitant la rétromorphose des roches par la disponibilité de l’eau sont significativement différents de ceux obtenus dans les études publiées qui ne prenaient pas en compte ce paramètre. La thèse démontre notamment qu’il n’y a pas besoin d’hétérogénéités préexistantes pour obtenir des dômes asymétriques. Elle montre aussi que la chimie initiale de la roche peut exacerber ou diminuer la localisation de la déformation liée à la rétromorphose limitée par l’eau et contrôler ainsi la forme des dômes métamorphiques
Strain localization is essential to the existence of plate tectonic on Earth. Yet, it is the result of non-linear interaction across several temporal and spatial scales and to date no unique rheological model exists that captures the effect of all these interactions at crustal scale. The work presented here is an attempt to fill part of the gap between out- crop scale and crustal scale models, between petrological scale and crustal scale. The central question is how to measure the effects of fluids and fluid-rock interactions on the dynamics and the kinematics of continental metamorphic core complexes by the mean of crustal scale numerical models. To answer this question, we have tried to esta- blish an empirical model of fluid flow and fluid-rock interaction, which could be valid at the scale of the crust. At that specific scale, it is important to capture the effects of free fluids both on the density of rocks, because it determines the body forces that are driving the exhumation of the crust, and on the strength of rocks and particularly on shear zones which constitute the ’hand-break’, the surface tractions, which resist this exhumation. This empirical model is based on a first order observation related to the behaviour of metamorphic rocks along the retrograde P − T path of their exhumation. High-grade metamorphic rocks (amphibolite/granulite) are indeed exhumed to the sur- face with very little retromorphose except those located within the shear bands where deformation localises. This works first consisted in parameterising this observation in a manner that could be implemented into a 2D thermo-mechanical code as an hydro- thermo-mechanical coupling which could account for free-water/rock-water exchange. In second part, a simplified scheme is introduced to account for hydrothermal cooling of the crust in the late stage of exhumation. The results show that this parameterization al- lows to better account for field observation in a range of parameters that are compatible with laboratory experiments. Limiting the retromorphose of rocks by the availability of free water is shown to produce significantly different metamorphic domes kinematics as compared to prior studies. We indeed demonstrate that it is not necessary to introduce heterogeneity in crustal composition to form asymmetric structures but that the effect of water is modulated by the chemistry of the protolith rocks which influences strain localization

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M'Batna, Jean Paul. "Contribution à la modélisation tridimensionnelle du comportement termo fluidique d'une cellule de pile à combustible à membrane échangeuse de protons." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601707.

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Les systèmes piles à combustible sont intégrés dans un ensemble d'auxiliaires qui présentent des contraintes au fonctionnement de ceux-ci. Afin d'envisager un bon fonctionnement, il faut arriver à mieux contrôler ces auxiliaires en éliminant le maximum possible ces contraintes. La modélisation est de plus en plus envisagée pour y apporter une réponse. parmi ces différents types de modélisations, il y a celle qui consiste à traiter le problème de la gestion de l'eau, principale cause de noyage de sites réactionnels ds électrodes de piles. Une telle approche ne peut se faire sans difficulté car elle nécessite le couplage de plusieurs équations. Par utilisation d'un code CFD FLUENT, nous abordons dans une configuration réelle un type de modèle pouvant nous permettre d'apporter une réponse au problème posé par l'état hybride de la cellule. Cela consiste en la détermination de certains paramètres de transfert au coeur de la pile comme la température de la cellule, l'humidité relative, les pressions partielles ainsi que les débits molaires des constituants.

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Abaidi, Mohamed. "Instabilités morphologiques de micro-capsules en suspension libre dans un écoulement complexe." Amiens, 2013. http://www.theses.fr/2013AMIE0120.

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Tous les organismes sont constitués de cellules. Cellule animale et cellule végétale se distinguent par quelques caractères qui ont des implications importantes sur la structure et le fonctionnement de l'organisme entier. Ainsi, le vivant offre une richesse de systèmes physiques, physico-chimiques et mécaniques aux propriétés originales, dont les mécanismes de base restent à élucider. En effet, il existe aujourd'hui une grande diversité d'objets mous, déformables, formés d'une membrane fermée plongée dans un fluide : les vésicules, les capsules, les globules rouges. . . Ces objets mous, en suspension, ont la capacité de changer leurs formes quand elles sont soumises à des forces externes. Parmi les objets déformables usuels, on peut regrouper des objets biologiques (comme les globules rouges) ou artificiels (comme les capsules) ou biomimétiques (comme les vésicules). Chacun possède des caractéristiques élastiques propres, permettant de répondre aux multiples demandes de l'ingénierie dans les domaines de la cosmétique, l'agroalimentaire, la pharmacie, la biologie etc. La compréhension du comportement mécanique de ces objets est donc un point essentiel. En particulier leur comportement quand elles sont en suspension libre dans un écoulement de cisaillement ou circulant dans un conduit étroit tel un pore micro-fluidique. Trois déformations élémentaires permettent de décrire la mécanique de la membrane : (i) le cisaillement (qui garde la surface de la membrane conservée), (ii) Extension ou compression (qui peut induire une variation de la surface membranaire, souvent très faible) et (iii) Flexion. Lorsque la membrane n'est pas tendue, elle dispose d'un réservoir important de surface, ce que lui permet d'adopter des formes très variées […] L'objectif de cette thèse est de réaliser une modélisation analytique d'interaction fluide-structure, encore très mal connue, permettant de décrire le mouvement et les grandes déformations d'un objet mou (capsule non-sphérique, vésicules), en écoulement dans un fluide externe (un écoulement Poiseuille ou cisaillement par exemple). Cette étude nous permettra de comprendre la déformation des globules rouges dans des vaisseaux sanguins. Il existe plusieurs différences mécaniques entre un globule rouge et une vésicule. Par exemple : la rigidité membranaire indiquée par le module de courbure, le module de cisaillement qui est nul dans le cas de la vésicule mais défini dans le cas de globule rouge. Cependant, le modèle de vésicule peut aider à la compréhension d’écoulement sanguin. Il en va ainsi pour les capsules non-sphériques. En effet, dans le cas de capsules non-sphériques, la membrane est soumise à des efforts de compression lors de leurs mouvements dans un écoulement de cisaillement. Ces particules sont également en compression lors de l'inversion de courbure qu'elles subissent quand elles s'écoulent dans des canaux de section comparable à leur taille. L'évaluation de ces contraintes dans la membrane est difficile à faire avec précision et demeure un grand challenge à relever

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Puel, Marjolaine. "Etudes variationnelle et asymptotique de problèmes de la mécanique des fluides et des plasmas." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066360.

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Dans la première partie de ce travail, nous cherchons à déterminer un écoulement multiphasique dont on connait, pour chaque phase, la concentration en tout point a deux instants donnes et dont on connait la vitesse moyenne en chaque point et a chaque instant intermédiaire. Ce travail s'inscrit dans l'étude des équations de la mécanique des fluides et des plasmas a partir du principe de moindre action. Les équations obtenues peuvent être interprétées en termes de physique des plasmas comme une limite singulière des équations de Vlassov-Maxwell. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous étudions la limite asymptotique du système de Schrödinger-Poisson vers les équations d'Euler lorsque la constante de Planck tend vers zéro et dans la limite quasi-neutre (lorsque la densité des électrons est quasi égale à la densité des ions). Nous utilisons pour cela la méthode de l'énergie modulée introduite par Y. Brenier.

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Singh, Jitendra. "Couplage de la méthode intégrale aux frontières en formulation non-primitive et d'une méthode multipolaire pour la simulation d'écoulement incompressibles." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0148.

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Abstract:

Le travail présenté ici porte sur l'élaboration de la méthode des éléments frontière (SEM) pour modéliser divers types d'écoulement dans des dispositifs micro fluidiques. Deux tâches ont été développées; le couplage de la méthode SEM avec des méthodes multipoles afin de diminuer les exigences de calcul, et une nouvelle approche grâce à l'emploi de variables non primitives (N-PV) dans les formulations de la méthode SEM. Les modèles axisymétriques ont été envisagés puisque, tout en permettant la modélisation réaliste des gouttelettes rencontrées dans nos applications, ils sont moins exigeants que les calculs des modèles en trois dimensions. La méthode multipole SEM a été développée pour les problèmes axisymétriques potentiels et ainsi les temps de calcul ont été réduits d'un tiers. Cette méthode a été adaptée à la simulation du phénomène de la libre circulation de surface lors de l'impact d'une goutte. La deuxième partie présente une nouvelle formulation de frontière intégrale des flux Stokes axisymétriques et tridimensionnels. Cette formulation constitue une avancée réelle dans le N-PV SEM basée sur la décomposition de Helmholtz et a été validée sur des problèmes axisymétriques standards
The present work addresses the development of the Soundary Element Method (SEM) to model various types of flow in microfluidics devices. Two tasks were carried out; coupling SEM with multipole methods to decrease computational requirements; and a new direction of employing non-primitive variables (N-PV) in SEM formulations. Axisymmetric flow models were considered since, while allowing the realistic modelling of droplets encountered in our applications, they are less computationally demanding than three-dimensional models. The Multipole Method SEM was developed for axisymmetric potential problems and the computation time was reduced by one third. This method was adapted to the simulation of free surface flow problem of drop impact. A new boundary integral formulation for Stokes flows in axisymmetric and three-dimensional problems is developed in the second part. This formulation constitutes an actual advancement in N-PV SEM based on the Helmholtz decomposition and was validated on standard axisymmetric problems

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Dissertations / Theses on the topic 'Fluidique (Mécanique des fluides)'

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