Dissertations / Theses: 'Modèles en géologie – Simulation par ordinateur'

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Poli, Emmanuelle. "Stratigraphie séquentielle haute-résolution, modèles de dépôt et géométrie 2D-3D des séquences triasiques de la marge téthysienne ardéchoise." Dijon, 1997. http://www.theses.fr/1997DIJOS081.

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Moyen, Rémi. "Paramétrisation 3D de l'espace en géologie sédimentaire : le modèle GeoChron." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2005_MOYEN_R.pdf.

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Abstract:

La modélisation des réservoirs pétroliers passe par une étape de construction d'une grille volumique généralement adaptée aux failles et aux horizons du domaine, sur laquelle les modèles de propriétés pétrophysiques sont calculés. On utilise pour cela des grilles curvilinéaires stratigraphiques formées de cellules hexaédriques dont les indices (i,,j, k) constituent un échantillonnage d'une fonction paramétrique 3D (u,v,t) où (u,v) correspondent aux coordonnées "paléogéographiques" tangentielles aux horizons et (t), considéré comme un analogue de l'age geologique des terrains, est approximativement orthogonal aux horizons. Ces grilles sont bien adaptées aux algorithmes géostatistiques de modélisation de propriétés mais leur régularité topologique entraîne des erreurs ou des approximations dans les domaines fortement faillés ou plissés. Le modèle GeoChron corrige ces défauts en séparant clairement la géométrie du domaine d'étude (représentée par un maillage tétraédrisé non structuré), la correspondance entre cette géométrie et la géométrie des couches au moment de leur formation (grâce à une fonction de paramétrisation 3D (u, v, t) ) et le modèle de propriété (calculé dans une grille régulière fine). Après avoir exposé le cadre mathématique de ce modèle qui met en valeur les similarités avec les diagrammes de time stratigraphy (ou de Wheeler) utilisés en sédimentologie, nous indiquons deux méthodes pratiques de construction d'une telle paramétrisation, implémentées dans le cadre du géomodeleur GOCAD. Puis nous montrons comment la composante (t) de la fonction de paramétrisation peut être utilisée pour calculer automatiquement en tout point d'une surface de faille une estimation géométrique du vecteur rejet. Enfin, nous présentons plusieurs applications possibles concernant la modélisation des propriétés pétrophysiques, l'estimation des déformations ou encore l'intégration des données sismiques
Reservoir modelling requires building a volumic mesh usually adapted to faults and horizons of the domain, on which petrophysical property models are computed. The common practice consists in using stratigraphic curvilinear grids formed of hexahedral cells whose indexes (i, j, k) constitute a sampling of a " 3D parametric function (u, v,t) where (u, v) correspond to the "paleo-geographic" coordinates tangent to the horizons and (t), viewed as an analog to the geological age of the terrains, is approximately orthogonal to the horizons. These grids are suited to the property-modelling geostatistical algorithms but their topological regularity induces errors or approximations in complex fault networks or folded environments. The GeoChron model corrects these drawbacks by clearly segragating the geometry of the domain of study (modelled by an unstructured tetrahedralised mesh), the link between this geometry and the geometry of the layers at the time or deposition (thanks to a 3D parametric function (u,v,t)) and the property model (computed in a regular fine-scaled grid). After exposing the mathematical framework of this model which emphasises the similarity with time stratigraphic (or Wheeler) diagrams used in sedimentology, we show two practical ways of building such a parameterisation and their implementation in the GOCAD geomodelling software. Then we show how the (t) component of the parametric function can be used to automatically compute a geometric estimate of the throw vector in any point of a fault surface. Finally, we present Borne applications concerning petrophysical property modelling, deformation estimation or seismic data integration

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Zandi, Setayesh. "Numerical modeling of geomechanical effects of steam injection in SAGD heavy oil recovery." Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne), 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0058.

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Abstract:

Le SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) est un procédé de récupération des huiles lourdes qui remporte énormément de succès, en particulier pour le bitume. Le SAGD génère des interactions complexes entre la géomécanique et les écoulements polyphasiques en milieux poreux. Dans ce procédé, l'injection de vapeur modifie la pression et de la température dans le réservoir, ce qui peut augmenter ou diminuer les contraintes effectives dans le réservoir. La quantification de l'état de contrainte et déformation dans le réservoir est essentielle pour effectuer un bon pronostic de la productivité du réservoir, pour vérifier l'intégrité de la couverture et les risques de fracturation hydraulique, et également pour interpréter correctement la sismique 4D en termes d'évolution de la chambre de vapeur. Dans le procédé SAGD, les effets géomécaniques de l'injection de vapeur dans le réservoir sont liés aux écoulements de fluide. . Le couplage réservoir-géomécanique est un sujet de recherche important. Pour effectuer ce type de simulation, une solution consiste à utiliser un simulateur en éléments finis pour décrire la géomécanique et un simulateur en volumes finis pour décrire les écoulements. Dans cette thèse, une simulation couplée thermo-hydro-mécanique du SAGD a été effectuée à l'aide du simulateur de réservoir PumaFlow et du simulateur de géomécanique Abaqus. Les principaux thèmes étudiés dans cette étude ont été (1) la stratégie de couplage, (2) la géométrie du système et (3) le type de maillage utilisé. Ce travail a été effectué sur des cas synthétiques
The Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) process is a thermal enhanced oil recovery (EOR) method that appears tremendously successful, especially for bitumen. SAGD process results in a complex interaction of geomechanics and multiphase flow in cohesionless porous media. In this process, continuous steam injection changes reservoir pore pressure and temperature, which can increase or decrease the effective stresses in the reservoir. Quantification of the state of deformation and stress in the reservoir is essential for the correct prediction of reservoir productivity, seal integrity, hydro fracturing, well failure and also for the interpretation of 4D seismic used to follow the development of the steam chamber. In SAGD process, the analysis of reservoir-geomechanics is concerned with the simultaneous study of fluid flow and mechanical response of the reservoir. Reservoir-geomechanics coupled simulation is still an important research topic. To perform this kind of simulation, a solution is to use a finite element based simulator to describe geomechanics and a finite volume based simulator to describe fluid flow. In this thesis, the SAGD coupled thermo-hydro-mechanical modelling is conducted using PumaFlow reservoir simulator and Abaqus as the geomechanical simulator. The main issues being investigated in this study were (1) the coupling strategy, (2) the geometry and (3) type of gridding system. This work was performed on synthetic cases

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Bost, Marion. "Altération par le gel des massifs rocheux : étude expérimentale et modélisation des mécanismes de génération des contraintes dans les fissures." Phd thesis, Paris Est, 2008. http://pastel.paristech.org/4575/01/th%C3%A8sepdf2.pdf.

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Abstract:

Les chutes de pierres et de blocs posent des problèmes de gestion du territoire dans les zones montagneuses. Or la caractérisation temporelle du risque de rupture dans les massifs rocheux passe par la description de la cinétique des phénomènes d’altération. Dans le cas des falaises de calcaire en région montagneuse, on peut estimer que le processus prépondérant d’altération est la propagation de la fissuration sous l’effet des cycles de gel-dégel. Ce mécanisme de rupture par le gel a été reproduit en laboratoire sur des éprouvettes entaillées. Les différentes expérimentations ont permis d’établir un modèle de la contrainte générée par le gel. L’allure de la contrainte, le long de la paroi d’une fissure, présente un maximum qui, avec le temps, se propage en profondeur jusqu’à une valeur-limite apparemment intrinsèquement liée au matériau. En fait la contrainte générée est le résultat de l’équilibre entre la pression de confinement induite par la progression du front de glace en profondeur dans la fissure et les pertes d’eau dans le réseau poreux de la roche environnante. Elle est donc fortement dépendante de la géométrie de la fissure et des caractéristiques du réseau poreux de la roche. Le facteur d’intensité de contrainte en fond de fissure correspondant au modèle de contraintes établi a été analytiquement estimé. Il est conforme à la possibilité d’initiation de la rupture selon le principe de la mécanique de la rupture. Des observations microscopiques effectuées au cours des cycles de gel-dégel ont mis en évidence une rupture progressive et hétérogène des calcaires. La propagation des fissures observée a fait l’objet d’une simulation numérique aux résultats encourageants. Cette étude a permis de donner des éléments-clé pouvant servir à l’élaboration d’une méthode de prévision de détachement d’un bloc rocheux soumis à l’alternance de périodes de gel et de dégel
Stone and rock falls bring about problems related to land management in mountainous areas. Yet, the temporal assessment of the risk of rupture in blocks requires a kinetic description of weathering phenomenon. In the case of limestone cliffs in mountainous areas, it can be estimated that the dominant weathering process lies in cracks propagation due to freezingthawing cycles. This freezing-thawing mechanism within a rock matrix was reproduced in laboratory experiments with notched specimens. Experimental results allowed us to establish a model for the stresses due to frost. This stress model, along a crack inner wall, exhibits a maximum, which spreads more and more deeply along with spending time, until a limit, which is intrinsic to the material. Actually, the generated stress results as a balance between the confining pressure induced by the ice front spreading deeply in the crack and the water leakage in the porosity network in the vicinity of the crack. It is thus strongly dependent on the crack geometry and on the porous network features of the rock. An analytical assessment of the stress intensity factor at the crack bottom, by using the model established for the stress, was carried out. It matches the possibility to initiate a rupture according to linear failure mechanics laws. Microscopic observations of the crack evolution throughout the freezingthawing cycles show a progressive and heterogeneous rupture of the limestone. The crack propagation was simulated numerically. This simulation gave encouraging results, as it brought up to light key-elements which could be used to establish a predictive model for the failure of a rock mass subject to freezing-thawing cycles

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Gnouma, Raouf. "Aide à la calibration d'un modèle hydrologique distribué au moyen d'une analyse des processus hydrologiques : application au bassin versant de l'Yzeron." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0084/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte des recherches actuelles en hydroogie consacrées à l'amélioration des performances des modèles hydrologiques à l'aide des connaissances acquises par l'approche expérimentale. Le bassin versant de l'yzeron (A=147,3 km2), situé à l'Ouest de l'agglomération lyonnaise, constitue le terrain d'étude. Après un état de l'art concernant les processus hydrologiques de génèse des écoulements et la modélisation hydrologique distribuée, le modèle WISTOO a été implémenté sur le bassin de l'Yzeron. Ce premier travail de modélisation a soulevé les différents problèmes, déjà évoqués dans la littérature, d'une modélisation hydrologique distribuée. Il a montré qu'une connaissance sur le comportement hydrologique de la région d'étude est nécessaire. Dans la deuxième partie de ce travail et à l'aide d'une analyse spatiale, utilisant les différentes couches thématiques disponibles, trois sous-bassins versants supposés représentatifs de caractéristiques dominantes liées aux écoulements ont été sélectionnés. Ensuite, une approche expérimentale a été menée, sur ces entités spatiales, à deux échelles : celle du sous-bassin versant (analyse pluie-débit et traçage géochimique) et celle du versant (suivi du niveau piézométrique). L'application du traçage géochimique a permis d'émettre des hypothèses sur le comportement hydrologique de ces entités. Pour une approche à plus petite échelle, une série de piézomètres a été installée sur deux versants ce qui a permis un suivi temporel du niveau piézométrique lors de quelques événements averse-crue. L'association des deux techniques (traçage géochimique et suivi à l'échelle du versant) ainsi que les analyses pluie-débit globales nous ont permis d'apporter quelques éléments de compréhension sur les processus hydrologiques dominants associés aux bassins représentatifs du bassin de l'Yzeron. Une première tentative d'intégration de cette connaissance dans le calage du modèle distribué constitue le dernier chapitre de la thèse
The present work is a contribution to the recent research topics in hydrology devoted to the amelioration of hydrological modelling performance on the base of field knowledge. The study catchment is the Yzeron basin (A = 147,3 km²) located at the west of Lyon. Following a state of the art review concerning hydrological processes for runoff generation and distributed hydrological modelling, the WISTOO model was implemented in the Yzeron basin. This first work of modelling raised the different problems of the distributed hydrological modelling, already evoked in the literature, and stresses the importance of knowledge about the hydrological behaviour of the study catchment is necessary. In the second part of this work, a spatial analysis was carried out, using the different available thematic layers, leading to the selection of three representative sub-catchments. A field experimental approach has been conducted at two scales : catchment (runoff-rainfall analysis and geochemical tracing) and hillslope scale (piezometric level measurements). The geochemical tracing application has made it possible to propose some hypotheses on the hydrological behaviour of these entities. For a smaller scale approach, a set of piezometers have been installed on two hillslopes, which allowed monitoring of the piezometric level during some rainfall-runoff events. Association of two techniques (geochemical tracing and experimental investigation at the hillslope scale) and global rainfall-runoff analysis have finally permitted to improve our understanding of dominant hydrological processes associated to the representatives sub-catchments of Yzeron basin. A first tentative of integration of this knowledge in to the calibration process of WISTOO model constitutes the last chapter of this work

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Aubiès-Trouilh, Alexandre. "Exploitation et mise à disposition de nouvelles techniques de modélisation géologique 3D afin d'apprécier la géométrie des plis-failles." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26660/26660.pdf.

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Abstract:

L’anticlinal de San Corneli qui se situe dans les Pyrénées centrales espagnoles, est une structure plissée et faillée en contexte d’avant-pays de chaînes de montagnes. Cette structure compressive s’est mise en place lors du développement de la ceinture de chevauchement au-dessus de la plaque ibérique au Méso-Cénozoïque. Géométriquement, l’anticlinal de San Corneli correspond à un pli de propagation (8 km x 10 km) développé au-dessus du chevauchement de Boixòls, soit la structure la plus frontale de la nappe de Boixòls. Des structures extensives pré-compression ont été reconnues au sein de l’anticlinal ; il s’agit d’un réseau de failles normales et de fractures précoces ayant joué lors du dépôt de sédiments dans des bassins extensifs au Mésozoïque. Notre problématique de recherche est de développer une méthodologie de modélisation 3D à partir de techniques existantes pour permettre de vérifier l’influence de ces failles normales sur le développement de l’anticlinal de San Corneli et leur effet sur la géométrie particulière de ce pli de propagation. D’autre part, dans cette région le couvert végétal est minimal et l’anticlinal de San Corneli affleure bien, permettant l’acquisition de nombreuses données de surface et facilitant la modélisation de la géométrie du pli. Afin d’avoir une meilleure compréhension des relations qui existent entre la géométrie de formation d’un pli et les failles précoces, la modélisation 3D s’avère indispensable. La méthodologie utilisée consiste, dans un premier temps, en une modélisation inverse 3D. Le modèle géologique volumique est restauré à l’aide du module Restauration 3D proposé par gOcad, basée sur l’équilibrage de coupe. Cette technique permet d’obtenir un modèle paléogéographique 3D, et ainsi d’y déduire l’emplacement et la géométrie des failles normales préexistantes au moment du dépôt des sédiments dans le bassin. Dans le but de tester différentes hypothèses concernant le mode de développement de ce pli-faille nous avons effectué une série de modélisations directes 3D à partir du modèle paléogéographique. La modélisation directe 3D consiste à revenir à l’état actuel de déformation du modèle. Nous avons pu ainsi mieux apprécier la chronologie des évènements qui ont affecté le pli et voir dans quelle mesure les failles précoces ont influencé la formation du pli de San Corneli. En ce sens, nous avons pu faire ressortir que l’orientation des failles préexistantes par rapport à la contrainte régionale compressive avait une importance sur le devenir de ces structures.
The San Corneli anticline located within the Spanish central Pyrenees, is a foreland fault-related fold. This compressive structure developed within the Boixòls thrust sheet during the emplacement of the fold and thrust belt above the Iberian plate during the Meso-Cenozoic. Geometrically, the San Corneli anticline corresponds to a fault propagation fold (8 km by 10 km). Pre-compression extensive structures have been recognized within the anticline. These syntectonic normal faults and fractures were formed during deposition of sediments in the mesozoic rifted basin. The aim of our research is to determine the influence of these normal faults on the development of the San Corneli anticline and their effect on the particular geometry of this fault propagation fold. We used 3D geometrical modeling to gain a better understanding of the relationship between the pre-existing structures and the geometry and kinematics of the fault propagation fold. Furthermore, in this area the vegetative cover is minimal and the San Corneli anticline is very well exposed giving access to numerous field data and facilitating surface modeling of the present geometry of the fold. Our methodology consists, as a first step, in reverse 3D modeling. The geological model volume is restored using the 3D Restoration plugin proposed by gOcad based on cross section balancing. This technique allows to obtain a 3D paleogeographic model, and thus to deduce the location and geometry of preexisting normal faults with depositing sediments in the basin. In order to test different assumptions about the mode of development of this fault propagation fold, we have conducted a series of 3D geometrical models directly from the paleogeographic model. The aim of 3D forward modeling is to revert to the current state of deformation of the model. We were able to better appreciate the chronology of events that have affected the fold and evaluate to what extent the early faults have influenced the kinematics of the San Corneli fold. In this sense, we were able to show that the orientation of pre-existing faults with respect to the regional compressive stress influences the way in which these faults will be reactivated, either in a vertical (reverse) or horizontal sense (strike-slip).

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Blessent, Daniela. "Integration of 3D geological and numerical models based on tetrahedral meshes for hydrogeological simulations in fractured porous media." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26468/26468.pdf.

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Cordonnier, Guillaume. "Modèles à couches pour simuler l'évolution de paysages à grande échelle." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAM072/document.

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Abstract:

Le développement des nouvelles technologies permet la visualisation interactive de mondes virtuels de plus en plus vastes et complexes. La production de paysages plausibles au sein de ces mondes devient un défi majeur, en raison de l'importance des éléments de terrain et des écosystèmes dans la qualité et le réalisme du résultat. S'y rajoute la difficulté d'éditer de tels éléments sur des échelles spatiales et temporelles aussi vastes que peuvent l'être celles des chaînes de montagnes. Cette édition se fait souvent en couplant des méthodes manuelles et de longues simulations numériques dont le calibrage est complexifié par le nombre des paramètres et leur caractère peu intuitif.Cette thèse propose d'explorer de nouvelles méthodes de simulation de paysages à grande échelle, avec pour objectif d'améliorer le contrôle et le réalisme des scènes obtenues. Notre stratégie est de fonder nos méthodes sur des lois éprouvées dans différents domaines scientifiques, ce qui permet de renforcer la plausibilité des résultats, tout en construisant des outils de résolution efficaces et des leviers de contrôles intuitifs.En observant des phénomènes liés aux zones de compression de la croûte terrestre, nous proposons une méthode de contrôle intuitif de la surrection à l'aide d'une métaphore de sculpture des plaques tectoniques. Combinée avec de nouvelles méthodes efficaces d'érosion fluviale et glaciaire, celle-ci permet de sculpter rapidement de vastes chaînes de montagnes. Pour visualiser les paysages obtenus à échelle humaine, nous démontrons le besoin de combiner la simulation de phénomènes variés et de temporalités différentes, et nous proposons une méthode de simulation stochastique pour résoudre cette difficile cohabitation, que nous appliquons à la simulation de processus géologiques tels que l'érosion, jointe à la formation d'écosystèmes. Cette méthode est déclinée sur GPU et appliquée à la formation du manteau neigeux, en combinant des aspects au long cours (précipitations, changements d'état de l'eau) et des aspects dynamiques (avalanches, impact des skieurs).Les différentes méthodes proposées permettent de simuler l'évolution de paysages à grande échelle, tout en accordant une attention particulière au contrôle. Ces aspects sont validés par des études utilisateur et des comparaisons avec des données issues de paysages réels
The development of new technologies allows the interactive visualization of virtual worlds showing an increasing amount of details and spacial extent. The production of plausible landscapes within these worlds becomes a major challenge, not only because the important part that terrain features and ecosystems play in the quality and realism of 3D sceneries, but also from the editing complexity of large landforms at mountain range scales. Interactive authoring is often achieved by coupling editing techniques with computationally and time demanding numerical simulation, whose calibration is harder as the number of non-intuitive parameters increases.This thesis explores new methods for the simulation of large-scale landscapes. Our goal is to improve both the control and the realism of the synthetic scenes. Our strategy to increase the plausibility consist on building our methods on physically and geomorphologically-inspired laws: we develop new solving schemes, which, combined with intuitive control tools, improve user experience.By observing phenomena triggered by compression areas within the Earth's crust, we propose a method for the intuitive control of the uplift based on a metaphor on the sculpting of the tectonic plates. Combined with new efficient methods for fluvial and glacial erosion, this allows for the fast sculpting of large mountain ranges. In order to visualize the resulting landscapes withing human sight, we demonstrate the need of combining the simulation of various phenomena with different time spans, and we propose a stochastic simulation technique to solve this complex cohabitation. This methodology is applied to the simulation of geological processes such as erosion interleaved with ecosystems formation. This method is then implemented on the GPU, combining long term effects (snow fall, phase changes of water) with highly dynamics ones (avalanches, skiers impact).Our methods allow the simulation of the evolution of large scale, visually plausible landscapes, while accounting for user control. These results were validated by user studies as well as comparisons with data obtained from real landscapes

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Botella, Arnaud. "Génération de maillages non structurés volumiques de modèles géologiques pour la simulation de phénomènes physiques." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0097/document.

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Abstract:

Les objectifs principaux de la géomodélisation sont la représentation et la compréhension du sous-sol. Les structures géologiques ont un rôle important pour comprendre et prédire son comportement physique. Nous avons défini un modèle géologique comme étant composé d'un ensemble de structures et de leurs connexions. Les maillages sont des supports numériques servant à résoudre les équations modélisant la physique du sous-sol. Il est donc important de construire un maillage représentant un modèle géologique afin de prendre en compte l'impact de ces structures dans les phénomènes du sous-sol. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes de maillage volumique pour les modèles géologiques. Nous proposons une méthode de génération de maillages non structurés volumiques permettant de construire deux types de maillages : un maillage tétraédrique et un maillage hex-dominant (c'est-à-dire composé de tétraèdres, prismes à base triangulaire, pyramides à base quadrilatérale et hexaèdres). Cette méthode génère dans un premier temps un maillage tétraédrique qui peut respecter différents types de données : (1) un modèle géologique défini par frontières afin de capturer les structures dans le maillage volumique, (2) des trajectoires de puits représentées par un ensemble de segments, (3) une propriété de taille d'éléments afin de contrôler la longueur des arêtes des éléments et (4) un champ de directions pour contrôler des alignements de sommets/éléments dans le maillage afin de favoriser certaines caractéristiques comme des éléments possédant des angles droits. Dans un deuxième temps, ce maillage tétraédrique peut être transformé en un maillage multi-éléments. La méthode reconnaît des relations combinatoires entre tétraèdres permettant l'identification de nouveaux éléments comme les prismes, les pyramides et les hexaèdres. Cette méthode est ensuite utilisée pour générer des maillages aux caractéristiques spécifiques correspondant à une application donnée afin de limiter les erreurs lors du calcul numérique. Plusieurs domaines d'applications sont considérés tels que les simulations géomécaniques, d'écoulements et de propagation d'ondes sismiques
The geomodeling main goals are to represent and understand the subsurface. The geological structures have an important role for understanding and predicting its physical behavior. We defined a geological model as a set of structures and their connections. The meshes are numerical supports to solve the equations modeling the subsurface physics. So it is important to build a mesh representing a geological model to take into account the impact of these structures on the subsurface phenomena. The objective of this thesis is to develop volumetric meshing methods for geological models. We propose a volumetric unstructured meshing method to build two mesh types: an adaptive tetrahedral mesh and an hex-dominant mesh (i.e. made of tetrahedra, triangular prisms, quadrilateral pyramids and hexahedra). This method generates first a tetrahedral mesh that can respect different types of data: (1) a geological model defined by its boundaries to capture the structures in the volumetric mesh, (2) well paths represented as a set of segments, (3) a mesh size property to control the mesh element edge length and (4) a direction field to control vertex/element alignments inside the mesh to increase some features such as elements with right angles. Then, this tetrahedral mesh can be transformed in a mixed-element mesh. The method recognizes combinatorial relationships between tetrahedra to identify new elements such as prisms, pyramids and hexahedra. This method is then used to generate meshes whose features correspond to a given application in order to reduce errors during numerical computation. Several application domains are considered such as geomechanical, ow and wave propagation simulations

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Chauchat, Julien. "Contribution à la modélisation diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens." Phd thesis, Université de Caen, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00173387.

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Abstract:

Cette thèse constitue une contribution à la modélisation numérique diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens. L'approche diphasique diffère de l'approche dite classique en résolvant des équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de transport pour l'énergie cinétique turbulente séparément pour chaque phase. Les interactions entre le fluide et les particules sont alors représentées par des termes de transfert entre les deux phases. Le travail présenté dans cette thèse porte essentiellement sur la modélisation de la turbulence dans les écoulements diphasiques fluide particule.

En terme de résultats, nous montrons que l'approche développée est capable de reproduire quantitativement les principaux processus mis en jeu dans le transport sédimentaire de particules non cohésives : la sédimentation et la dispersion turbulente des particules en milieu dilué. Le modèle développé confirme l'existence d'une différence de vitesse horizontale entre les particules et l'eau. Il simule les effets de dispersion des particules par le mouvement turbulent du fluide et l'atténuation de l'énergie cinétique turbulente du fluide due à la présence des particules. Une autre originalité de ce travail est de proposer un modèle diphasique à surface libre, bidimensionnel vertical, pour la simulation du transport sédimentaire. Nous avons identifié des lacunes entre les théories et les expériences notamment pour la simulation de la turbulence en écoulement dense. Nous proposons des solutions pour améliorer la simulation du comportement de matériaux cohésifs. Une tentative de simulation hydrosédimentaire sur l'estuaire de la Seine est présentée. Le phénomène de bouchon vaseux est qualitativement reproduit par le modèle sans qu'aucune loi d'érosion ou de dépôt ne soit imposée.

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Zabsonré, Jean de Dieu. "Modèles visqueux en sédimentation et stratification : obtention formelle, stabilité théorique et schémas volumes finis bien équilibrés." Chambéry, 2008. http://www.theses.fr/2008CHAMS023.

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Abstract:

Nous présentons dans ce document des modèles d'écoulements bicouches. Il s'agit de modèles d'écoulement en eaux peu profondes et de modèles de transport de sédiments. Nous dérivons dans un premier temps des modèles de Saint-Venant visqueux, bicouches et bidimensionnels en supposant que l'écoulement est composé de deux fluides immiscibles (cas du Détroit de Gibraltar). Nous donnons quelques résultats numériques sur les modèles visqueux dérivés. On étend alors les résultats d'existence de solutions obtenus dans le cas monocouche au cas bicouches. Dans cette analyse, la difficulté provient des termes de frottement au vu des multiplicateurs utilisés dans les estimations d'entropies. Nous proposons ensuite de nouveaux modèles de transport de sédiments énergétiquement consistants pour lesquels nous obtenons des résultats théoriques de stabilité. Enfin, nous développons une nouvelle version flux limiteur de schéma numérique volumes finis, bien équilibré, en combinant un schéma de type roe et de Lax-Wendroff, tous deux étant construits en tenant compte de la variation tangentielle des quantités. Ce schéma numérique est utilisé pour simuler le transport de sédiment
We present in this document some bilayer flows, namely shallow-water and sediment transport models. First, by formal asymptotic developments, we derive viscous two-dimensional bilayer shallow-water models assuming that the flow is composed of two immiscible fluids (Straight of Gibraltar). We give some numerical results onto the derived models. We extend to the bilayers case the existence of solutions obtained for one layer. In this analysis, the difficulty results from the friction terms due to multipliers used in the entropy estimation. Next, we propose new models of sediment transport which are energetically consistent, for which we obtain theoretical stability results. Lastly, we develop a new version of flux-limiter well balanced numerical scheme combining a scheme of type roe to that of type Lax-Wendroff. Both schemes are built by taking into account the tangential variation of the quantities. This scheme is used to simulate the sediment transport model

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Thai, Son Quang. "Développements théorique et numérique d'un modèle multiphasique pour le calcul des ouvrages renforcés par inclusions." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00467893.

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Abstract:

La simulation numérique du comportement et l'analyse de stabilité des ouvrages de géotechnique renforcés par inclusions linéaires "rigides" ou "souples", c'est-à-dire capables ou non de reprendre des efforts de flexion et cisaillement, reste un problème difficile, en raison de la très forte hétérogénéité du sol renforcé combinée au grand nombre d'inclusions employées, ainsi qu'à leurs dimensions caractéristiques très petites vis à vis de celles de l'ouvrage dans son ensemble. Une approche alternative, fondée sur une modélisation dite "multiphasique", a été récemment développée, qui permet de s'affranchir des difficultés précédentes et d'aboutir ainsi à des méthodes de dimensionnement accessibles à l'ingénieur. On s'intéresse dans le cadre de ce travail aux développements théorique et numérique de cette approche en prenant en compte non seulement les effets de flexion et de cisaillement des inclusions, mais également les différents types d'interaction entre ces dernières et le sol environnant. La première partie du mémoire est consacrée à la construction des approches du calcul à la rupture et à la mise en œuvre numérique élasto-plastique du modèle multiphasique des ouvrages renforcés par inclusions "souples", qui est alors appliqué à l'analyse de la stabilité d'ouvrage en "terre armée". L'extension de l'approche du calcul à la rupture et du code éléments finis en élastoplasticité, développés dans la première partie, à la prise en compte des effets de flexion et de cisaillement fait l'objet de la seconde partie du mémoire. La version la plus complète du modèle multiphasique élaborée est appliquée à la simulation du comportement d'une fondation renforcée par inclusions "rigides", soumise à un séisme induisant un chargement latéral. Partant de l'idée d'optimiser le schéma de renforcement de l'ouvrage traité à la deuxième partie, en inclinant les inclusions, un modèle "triphasique" est formulé et développé. Ce modèle vise à décrire le comportement macroscopique d'un sol renforcé par deux familles d'inclusions ayant des orientations différentes.

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El, Soueidy Charbel-Pierre. "Éléments finis discontinus multi-domaines en temps pour la modélisation du transport en milieu poreux saturé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/EL_SOUEIDY_Charbel-Pierre_2008.pdf.

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Abstract:

Ce travail s’intéresse à la modélisation du transport de polluants en milieu poreux. L’équation hyperbolique caractérisant le transport convectif est résolue à l’aide de la méthode des éléments finis discontinus de Galerkin. La discrétisation spatiale est étudiée dans un premier temps et deux espaces d’approximation sont comparés pour des maillages déstructurés en 2-D. La discrétisation temporelle est abordée dans un second temps et deux alternatives au schéma explicite classique sont présentées afin de s’affranchir de la condition CFL : le schéma semi-implicite et le schéma explicite multi-domaines où différents pas de temps peuvent être utilisés localement. La dernière partie de ce travail porte sur la simulation des problèmes de transfert avec prise en compte du contraste de densité. L’équation de transport est alors couplée à celle de l’hydrodynamique. La discrétisation temporelle multi-domaines est implémentée en 3-D et s’avère redoutablement efficace dans ce genre de situations
This work treats the modeling of mass transport in porous media. The advective part of the transport equation is solved using the discontinuous Galerkin (DG) finite element method. In the first part, the discretization of the spatial operator is considered and two approximation spaces are studied and compared for unstructured meshes in 2-D. The temporal discretization is tackled in the second part of this study. Two alternatives to the traditional explicit scheme are presented : a class of semi-implicit schemes and an explicit local time-stepping procedure which allows spatially varying time steps. Finally, the last part of this work consists of using the developed numerical tools to simulate density coupled flow and transport in porous media. The local time procedure is implemented in a 3-D numerical code and numerical experiments show that the model gives accurate results being highly efficient for this kind of problems

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Anquez, Pierre. "Correction et simplification de modèles géologiques par frontières : impact sur le maillage et la simulation numérique en sismologie et hydrodynamique." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0069/document.

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Abstract:

Les modèles géologiques numériques 2D et 3D permettent de comprendre l'organisation spatiale des roches du sous-sol. Ils sont également conçus pour réaliser des simulations numériques afin d’étudier ou de prédire le comportement physique du sous-sol. Pour résoudre les équations qui gouvernent les phénomènes physiques, les structures internes des modèles géologiques peuvent être discrétisées spatialement à l’aide de maillages. Cependant, la qualité des maillages peut être considérablement altérée à cause de l’inadéquation entre, d’une part, la géométrie et la connectivité des objets géologiques à représenter et, d’autre part, les contraintes requises sur le nombre, la forme et la taille des éléments des maillages. Dans ce cas, il est souhaitable de modifier un modèle géologique afin de pouvoir générer des maillages de bonne qualité permettant la réalisation de simulations physiques fidèles en un temps raisonnable. Dans cette thèse, j’ai développé des stratégies de réparation et de simplification de modèles géologiques 2D dans le but de faciliter la génération de maillages et la simulation de processus physiques sur ces modèles. Je propose des outils permettant de détecter les éléments des modèles qui ne respectent pas le niveau de détail et les prérequis de validité spécifiés. Je présente une méthode pour réparer et simplifier des coupes géologiques de manière locale, limitant ainsi l’extension des modifications. Cette méthode fait appel à des opérations d’édition de la géométrie et de la connectivité des entités constitutives des modèles géologiques. Deux stratégies sont ainsi explorées : modifications géométriques (élargissements locaux de l'épaisseur des couches) et modifications topologiques (suppressions de petites composantes et fusions locales de couches fines). Ces opérations d’édition produisent un modèle sur lequel il est possible de générer un maillage et de réaliser des simulations numériques plus rapidement. Cependant, la simplification des modèles géologiques conduit inévitablement à la modification des résultats des simulations numériques. Afin de comparer les avantages et les inconvénients des simplifications de modèles sur la réalisation de simulations physiques, je présente trois exemples d'application de cette méthode : (1) la simulation de la propagation d'ondes sismiques sur une coupe au sein du bassin houiller lorrain, (2) l’évaluation des effets de site liés à l'amplification des ondes sismiques dans le bassin de la basse vallée du Var, et (3) la simulation d'écoulements fluides dans un milieu poreux fracturé. Je montre ainsi (1) qu'il est possible d’utiliser les paramètres physiques des simulations, la résolution sismique par exemple, pour contraindre la magnitude des simplifications et limiter leur impact sur les simulations numériques, (2) que ma méthode de simplification de modèles permet de réduire drastiquement le temps de calcul de simulations numériques (jusqu’à un facteur 55 sur une coupe 2D dans le cas de l’étude des effets de site) tout en conservant des réponses physiques équivalentes, et (3) que les résultats de simulations numériques peuvent être modifiés en fonction de la stratégie de simplification employée (en particulier, la modification de la connectivité d’un réseau de fractures peut modifier les écoulements fluides et ainsi surestimer ou sous-estimer la quantité des ressources produites)
Numerical geological models help to understand the spatial organization of the subsurface. They are also designed to perform numerical simulations to study or predict the rocks physical behavior. The internal structures of geological models are commonly discretized using meshes to solve the physical governing equations. The quality of the meshes can be, however, considerably degraded due to the mismatch between, on the one hand, the geometry and the connectivity of the geological objects to be discretized and, on the other hand, the constraints imposed on number, shape and size of the mesh elements. As a consequence, it may be desirable to modify a geological model in order to generate good quality meshes that allow realization of reliable physical simulations in a reasonable amount of time. In this thesis, I developed strategies for repairing and simplifying 2D geological models, with the goal of easing mesh generation and simulation of physical processes on these models. I propose tools to detect model elements that do not meet the specified validity and level of detail requirements. I present a method to repair and simplify geological cross-sections locally, thus limiting the extension of modifications. This method uses operations to edit both the geometry and the connectivity of the geological model features. Two strategies are thus explored: geometric modifications (local enlargements of the layer thickness) and topological modifications (deletions of small components and local fusions of thin layers). These editing operations produce a model on which it is possible to generate a mesh and to realize numerical simulations more efficiently. But the simplifications of geological models inevitably lead to the modification of the numerical simulation results. To compare the advantages and disadvantages of model simplifications on the physical simulations, I present three applications of the method: (1) the simulation of seismic wave propagation on a cross-section within the Lorraine coal basin, (2) the site effects evaluation related to the seismic wave amplifications in the basin of the lower Var river valley, and (3) the simulation of fluid flows in a fractured porous medium. I show that (1) it is possible to use the physical simulation parameters, like the seismic resolution, to constrain the magnitude of the simplifications and to limit their impact on the numerical simulations, (2) my method of model simplification is able to drastically reduce the computation time of numerical simulations (up to a factor of 55 in the site effects case study) while preserving an equivalent physical response, and (3) the results of numerical simulations can be changed depending on the simplification strategy employed (in particular, changing the connectivity of a fracture network can lead to a modification of fluid flow paths and overestimation or underestimation of the quantity of produced resources)

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Mariez, Olivier. "Modélisation de solides par synthèse de l'analyse d'images 3D et de modèles à base de surfaces non-variétées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL034N.

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Abstract:

Construire un macro-modèle tridimensionnel du sous-sol à partir de coupes géologiques bidimensionnelles est un problème complexe auquel les géologues sont quotidiennement confrontés. Le modèle que nous voulons construire est un modèle B-Rep non-variété dont les régions qui représentent des entités géologiques (couches, chenaux, lentilles), sont délimitées par des surfaces triangulées. Cette thèse propose dans le cadre du projet GOCAD, une méthodologie basée sur l'intégration d'informations géologiques et topologiques permettant d'obtenir automatiquement des reconstructions 3D à partir de séries de coupes géologiques 2D parallèles. Dans un premier temps, les notions géologiques et informatiques nécessaires à la lecture de ce mémoire sont présentées : la notion de faille, la description du modèle topologique utilisé. Les problèmes à résoudre y sont également détaillés comme par exemple le calcul d'intersection entre les surfaces triangulées du modèle. Dans un second temps, la méthodologie proposée est décrite étape par étape en commençant par une méthode originale de recherche d'un réseau de failles basée sur la corrélation des rejets de failles. La méthode de reconstruction, quant a elle, repose sur l'utilisation de modèles B-Rep non-variétés 2D construits à partir des structures de données mises au point par k. Weiler. Ils permettent de représenter les coupes et d'en extraire le maximum d'informations topologiques. Ils permettent également de générer les surfaces en construisant pour chacune d'elles un squelette support de la triangulation. Enfin, plusieurs reconstructions basées sur des jeux de données réels ainsi que quelques applications sont présentées avant de conclure sur les perspectives de recherche futures.

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Savard, Catherine. "Modélisation numérique 3D de l'écoulement et des échanges isotopiques dans des réseaux de fractures." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23838/23838.pdf.

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Caudron, Matthieu. "Etude expérimentale et numérique de l'interaction sol-structure lors de l'occurence d'un fontis." Phd thesis, INSA de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00145223.

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Abstract:

Les affaissements de terrain de grande ampleur résultent de l'effondrement de cavités souterraines issues de l'activité industrielle humaine (mines ou carrières) ou formées naturellement par la circulation d'eau dans des massifs de roches solubles (calcaire, gypse). Leur impact sur le bâti existant en surface est généralement très important comme en attestent les exemples récents des affaissements d'Auboué (1996), de Moutiers (1997) et de Roncourt (1999) qui ont endommagé plus de cinq cents bâtiments et ouvrages ou le fontis sur le chantier METEOR en 2003. Il est donc nécessaire de prévoir les mouvements du sol de surface (tassements et déformation horizontale) résultants de ces phénomènes et surtout de déterminer l'influence que peut avoir la présence d'une ou plusieurs structures en surface sur la forme et l'amplitude de ces mouvements.
Le programme de cette thèse s'articule donc autour de la thématique suivante : évaluation des risques urbains liés aux mouvements de sol dus à la présence de cavités souterraines et interaction avec le bâti et les structures.

La première partie porte sur la conception d'un modèle réduit physique bidimensionnel permettant de représenter un effondrement de cavité de type fontis. Elle apporte une contribution innovante à la conception de modèles réduits physiques 1g par la mise au point d'un matériau analogique cohérent, dérivé du matériau de Schneebeli. Des essais sont alors menés pour caractériser l'influence de l'interaction sol-structure lors d'un tel phénomène.

Ensuite un modèle numérique est développé à partir d'un outil numérique permettant l'emploi conjoint de deux codes de calcul complémentaires basés sur une approche en milieu continu d'une part et sur la mécanique des éléments distincts d'autre part. Les résultats issus de ce modèle sont alors comparés avec ceux provenant des essais réalisés sur le modèle expérimental.

La dernière étape est une confrontation de cet outil numérique dans un essai de rétro-analyse d'un fontis réel survenu dans le massif de l'Hautil en 1991.

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Raguenel, Margaux. "Modélisation des phénomènes thermo-hydrauliques dans des réservoirs fracturés sur des maillages non structurés : application au réservoir géothermique de Basse-Terre, Guadeloupe." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0338.

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Abstract:

La quantification des ressources géologiques naturelles (huile, gaz, eau, dépôts minéraux, énergie géothermique, etc.) nécessite une compréhension et une description précises des hétérogénéités géologiques et des processus physico-chimiques qui contrôlent leur formation, leur mise en place, leur préservation et leur récupération. Pour caractériser le comportement physique des réservoirs, des modèles géologiques en 2D, 3D et 4D servent de base aux simulations numériques. Un modèle numérique requiert l’intégration et l’homogénéisation de nombreuses données obtenues à différentes échelles. Cela exige hypothèses, choix et simplifications pour représenter la complexité des objets géologiques et des processus physiques avec un nombre limité de paramètres. Dans le cas des études de réservoirs géothermiques haute température, il faut faire face à la complexité géométrique et structurale liée aux environnements volcaniques et à la résolution de processus physiques couplés. Cela demande l’utilisation de recherches effectuées dans différents domaines, avec différents outils. L’interopérabilité entre ces outils théoriques et numériques est un défi. Ces travaux de thèse proposent de pallier ce problème en réalisant des modèles géologiques dont la complexité est préservée à l’aide de maillages non structurés et d’outils permettant de réaliser des simulations de processus physiques couplés réalistes. Des stratégies de conservation de l'intégrité d'un modèle structural sont proposées, respectant les données et l’organisation des structures géologiques. Différents outils ont été élaborés pour identifier et préserver ces structures jouant un rôle particulier dans les processus physiques, comme les couches, failles ou frontières d'un modèle. Une représentation numérique adaptée à la géologie (permise par la librairie RINGMesh utilisant les concepts géologiques dans la description du modèle numérique) préserve ces différents éléments depuis le géomodeleur (SKUA-GocadTM) jusqu’aux simulations physiques (CSMP++). Les outils créés sont inclus dans une chaîne intégrative, allant de la modélisation géologique aux simulations physiques, i.e. de la caractérisation de la géométrie des structures vers la quantification des ressources. Les méthodologies développées sont d’abord validées grâce à des solutions analytiques et appliquées sur des cas synthétiques. Elles sont ensuite utilisées pour comprendre l'évolution des processus thermohydrauliques dans le réservoir géothermique de Basse-Terre, Guadeloupe (cadre du programme GEOTREF). Une première étude menée en 2D compare le réalisme physique de différents scénarios géologiques possibles selon les données de terrain (profils de température et campagne magnétotellurique). Cette étude reproduit les profils de température observés pour deux scénarios étudiés, et semble exclure l’hypothèse de transferts latéraux de chaleur à l’échelle de l’île. Une seconde étude réalisée en 3D, avec une complexification progressive du modèle géologique, quantifie l'impact des structures sur le comportement physique du réservoir. Il apparaît que le comportement thermique du modèle réalisé est principalement influencé par la topographie de la zone, malgré l’ajout d’hétérogénéités plus perméables telles des corridors de failles. Cependant, des hétérogénéités imperméables comme les surfaces de glissements n’ont pas été incluses, et des incertitudes majeures concernant la position, la taille et la forme de la source de chaleur pourraient être étudiées. Ces travaux de thèse ont ainsi permis (1) de mettre en place un environnement numérique propice pour tester l’impact des hétérogénéités géologiques sur le comportement physique des réservoirs, (2) d’ouvrir la voie vers une meilleure compréhension et caractérisation du comportement hydraulique et thermique d’un réservoir géothermique, et particulièrement vers la quantification de l’influence de la géométrie et de la connectivité des hétérogénéités sur les processus physiques
The quantification of natural geological resources (oil, gas, water, ore deposits, geothermal energy, etc) calls for a precise understanding and description of the geological heterogeneities and physical and chemical processes that influence their formation, their settings, their preservation and their recovery. In order to understand the physical behavior of subsurface reservoirs, 2D, 3D and 4D geological models must be developed as basis for numerical simulations. A numerical model needs the integration and homogenization of various and multi-scale data. This implies hypothesis, choices and simplifications to represent the complexity of geological objects and physical processes with a limited number of parameters. In the case of high temperature geothermal studies, one must face both the geometric and structural complexity of volcanic environments and the resolution of coupled physical processes. This calls for the use of several developments made in different research domains, with different tools. However, interoperability between all these theoretical and numerical tools remains a challenge. This work tackles this issue by preserving the geometrical complexity of geological models thanks to unstructured grids and tools which allows realistic physical simulations. New strategies are proposed to preserve the geological characteristics of the model, by honoring field data and the organization of geological structures during physical simulations. Several tools have been developed to identify and represent these structures that play a fundamental role in physical processes, such as layers, faults or model boundaries. An adapted numerical representation (allowed by the RINGMesh library which focuses on using geological concepts in the model description) preserves these elements from the geomodeler (SKUA-GocadTM) to the physical simulator (CSMP++). These tools are part of an integrated workflow, going from geological modeling to physical simulations, i.e. from geometrical characterization of the main geological structures to the quantification of reservoir resources. The developed methodologies are first benchmarked with analytical solutions and applied on synthetic cases. They have then been used in a case study to understand the evolution of thermo-hydraulic processes in the geothermal reservoir of Basse-Terre, Guadeloupe (in the frame of the GEOTREF project). A first study has been led in 2D to assess the physical realism of three possible geological scenarios designed in regard of the available field data, such as temperature profiles and MT survey. This study reproduces the observed temperature profiles in two of the studied scenarios and seems to exclude the hypothesis of strong lateral heat transfers at the island scale. A second study has then been realized in 3D, using a progressive model complexification approach to test the impact of heterogeneities on the global physical behavior of the reservoir. It appears that the thermal behavior of the designed model is mainly influenced by the topography of the area, rather than the introduction of permeable heterogeneities, such as fault corridors. However, impermeable features such as sliding surfaces have not been added and a major uncertainty about the heat source position, shape and size remains and could be further studied. These works have allowed (1) to build of a numerical environment that facilitates the tests regarding the impact of geological heterogeneities on the physical behavior of reservoirs, (2) to open the path toward a better understanding and characterization of the thermo-hydraulic behavior of a geothermal reservoir, and especially toward the quantification of the influence of the geometry and connectivity of heterogeneities on physical processes

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Pianet, Grégoire. "SIMULATIONS 3D NON-STATIONNAIRES DÉDIÉES À L'INVESTIGATION DE PROCESSUS DE SÉDIMENTATION À FORTE DYNAMIQUE." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110838.

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Abstract:

Le comportement d'une particule sphérique rigide
immergée dans un fluide newtonien est étudié au
moyen d'une méthode de Simulation Numérique Directe.
Dans une première partie, un modèle de type '1-Fluide'
assorti d'une technique de pénalisation de la viscosité
est décrit, puis différentes méthodologies numériques
sont associées pour résoudre les difficultés inhérentes
aux fortes contraintes physiques. Par la suite, la
pertinence du modèle est prouvée par une série
de validations fondées sur une bibliographie
exhaustive des écoulements bi ou tri-dimensionnels,
et pour des régimes d'écoulement faiblement inertiels.
Avec l'appui de résultats expérimentaux et numériques
originaux obtenus à la suite d'une collaboration scientifique,
nos expériences numériques sont alors
systématiquement validées sur la base de champs PIV
pour des régimes inertiels. Notre investigation se
focalise ensuite sur des écoulements dont la
dynamique est plus importante, pour aboutir à la mise
en évidence d'instabilités attestant de la transition
vers des écoulements et des trajectoires chaotiques.

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Fiorot, Guilherme Henrique. "On unsteady open-channel flows : a contribution to nonstationary sediment transport in runoff flows and to unstable non-Newtonian mudflow studies." Thesis, Rennes, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAR0020/document.

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Abstract:

L'objectif général de cette thèse est l'étude de d'écoulement instationnaire du type coulée de boue dans des canaux naturels. La pluie, source du débit liquide, entraine le ruissellement, responsable du mouillage du sol, de la réduction de sa cohésion et de l'érosion des petites particules de sédiments. A partir de là, le transport de sédiments peut augmenter avec le débit et la pente du sol jusqu'à ce que la concentration en particules atteignent des niveau très importants dans la composition du fluide. Dans une première partie, un banc expérimental a été conçu pour simuler des écoulements ruissellants sur un lit mobile. Un système de mesure a été inventé et implémenté pour mesurer le débit solide instantané et le frottement instantané. Ces systèmes sont utilisés pour étudier l'effet des ondes de surface libre sur le transport de sédiments. Ces données sont employées pour corréler les charactéristiques entr l'écoulement et le transport solide. L'analyse des résultats permet d'observer que pour un écoulement moyen donné, la présence des ondes réduit la quantité moyenne des sédiments transportés. Dans une deuxième partie, la dynamique des écoulements très concentrés est étudiée grâce à un modèle de roll waves de première ordre pour les écoulements laminaires des fluides de type Herschel-Bulkley. Les résultats présentés indiquent que des roll wave sont certainement présentes dans un événement naturel publié et pris comme cas d'étude. Les propriétés des ondes prédites sont estimées avec un écart de 8% par rapport à l'amplitude moyenne mesurée. Finalement, la solution théorique pour le profil de vitesse est modifiée pour prendre en considération l'effet de la porosité. La solution mathématique est comparée à des simulations faites avec FLUENT. Une analyse paramétrique est effectuée, et la comparaison avec le cas d'étude déjà publié est améliorée. En conclusion générale, les phénomènes instationnaires qui peuvent apparaitre lors de l'évolution d'une coulée de boue affectent la dynamique générale du système couplé (écoulement-transport sédimentaire) par rapport au cas permanent et uniforme. Vérifier que ce type de phénomènes peut apparaître lors d'un événement naturel comme les coulées de boue doit être un étape importante d'un projet d'ingénierie, afin de limiter les risques de dommages
This thesis was motivated by the need to better understand time-dependent features related to mudflow evolution on natural sloped channels. Basically, the research is focused on events that are confined in channels formed due to the topography. The rain, source of the liquid discharge, generates the runoff flow which is responsible for wetting the soil surface, promoting reduction of soil cohesiveness and erosion of small particles such as clay and sand. From this point, the sediment transport can increase as small water flows merge and form greater streams. The scenario keeps its evolution until i reaches high concentration of particles in the fluid mixture. In the first part, to study the non-permanent feature of sediment transport, an open-channel experiment was designed for simulating runoff flow over a mobile bed. A measurement system was designed and constructed to instantaneously inspect the solid discharge of particles and the flow friction at the bed. This apparatus is further used to explore the influence of free-surface waves on the sediment transport. Hydraulic properties of flows are qualitatively and quantitatively studied and data are used to correlate characteristics of flow and sediment transport. A set of experimental runs is presented and explored. Analysis of results shows that for fixed flow conditions, waves induce an overall smaller quantity of transported sediment. In a second part, the dynamics of high concentrated flows is addressed and this thesis attempts to appl a first-order roll-wave model for Herschel-Bulkley laminar fluid flow to a registered natural event. Results presented point out that roll waves could have occurred during this already published case-study event. Simulations could predict wave heights within 8% on uncertainty with respect to the mea amplitude of measured waves. Finally a new theoretical solution for the velocity profile is proposed taking into account the porosity of the bed. Results are then compared with numerical simulation performed in FLUENT. A parametric analysis is employed and the case-study is once again evaluated. A: general conclusion, the non-permanent phenomena that can appear during the evolution of a mudflow event affect the overall dynamics of the coupled system (hydraulic-sediment transport) in comparison to the steady and uniform case. Verifying that such phenomena could appear should indeed be an important part in hydraulic engineering projects, especially when dealing with lives, which is the case of mud flows

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Yu, Qizhi. "Modèles de rivières animées pour l'exploration intéractive de paysages." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0126.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons proposé un modèle multi-échelle pour l'animation de rivière. Nous avons présenté un nouveau modèle pour chaque échelle. A l'échelle macro, nous avons proposé une méthode procédurale permettant de générer une rivière réaliste à la volée. A l'échelle méso nous avons amélioré un modèle phénoménologique basé sur une représentation vectorielle des ondes de choc près des obstacles, et proposé une methode pour la reconstruction adaptative de la surface de l'eau. A l'échelle micro, nous avons présenté une méthode adaptative pour texturer des surfaces de grande étendue avec des performances indépendantes de la scène. Nous avons également propos é une méthode d'advection de texture. Ces deux modèles reposent sur notre schéma d'échantillonnage adaptatif. En combinant ces modèles, nous avons pu animer des rivières de taille mondiale en temps réel, tout en étant contr?olable. Les performances de notre système sont indépendantes de la scène. La vitesse procédurale et l'échantillonage en espace écran permettent à notre système de fonctionner sur des domaines illimités. Les utilisateurs peuvent observer la rivière de très près ou de très loin à tout moment. Des vagues très détaillées peuvent être affichées. Les différents parties des rivières sont continues dans l'espace et dans le temps, même lors de l'exploration ou de l'édition de la rivière par un utilisateur. Cela signifie que l'utilisateur peut éditer les lits des rivières ou ajouter des îles à la volée sans interrompre l'animation. La vitesse de la rivière change dès que l'utilisateur en édite les caractéristiques, et l'utilisateur peut auss modifier son apparence avec des textures
Rivers are ubiquitous in nature, and thus are an important component of the visual simulation of nature scenes. In nature, rivers are dynamic, therefore animation of rivers is necessary in these visual simulation applications. However, animation of rivers is a challenging problem. It incorporates multi-scale surface details and flow motion, and many phenomena involved have complex underlying physical causes. River animation is particular difficult in emerging interactive applications like Google Earth or games, which allow users to explore a very large scene and observe rivers at a very small scale or a very large scale at any moment. Controlling the design of water simulations is another hard problem. The goal of this dissertation is to achieve real-time, scalable, and controllable river animation with a detailed and space-time continuous appearance. To achieve this goal, we break down the river animation problem into macro-, meso-, and micro-scale subproblems from coarse to fine. We propose appropriate models for each scale that capture relevant surface details and fluid motion. In the macro-scale, we propose a procedural method that can compute velocities of rivers with curved banks, branchings and islands on the fly. In themeso-scale, we propose an improved featured-based simulationmethod to generate the crests of the quasi-stationary waves that obstaclesmake. We also propose a method for constructing an adaptive and feature-aligned water surface according to the given wave crests. In the micro-scale, we propose the use of wave sprites, a sprite-based texture model, to represent advected details with stationary spectrum properties on flow surfaces. Armed with wave sprites and a dynamic adaptive sampling scheme, we can texture the surface of a very large or even unbounded river with scene-independent performance. In addition, we propose a Lagrangian texture advection method that has other applications beyond river animation. We demonstrate that combining our models in three scales helps us incorporate visually convincing animated rivers into a very large terrain in real-time interactive applications

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Passerat, de Silans Alain. "Transferts de masse et de chaleur dans un sol stratifié soumis à une excitation atmosphérique naturelle : comparaison : modèles-expérience." Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0061.

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Abstract:

Ce mémoire présente un modèle complexe des transferts de masse et de chaleur entre un sol nu et l'atmosphère. Un code numérique en éléments finis adapté à la présence de stratifications pédologiques est développé. Les résultats des calculs montrent un bon accord avec les observations expérimentales effectuées sur une parcelle agricole de 3600 m². Le modèle est alors utilisé pour analyser les processus physiques intervenant dans la dynamique des transferts s'appuyant sur ces analyses, un modèle simplifié est présenté et une approche vers une paramétrisation des flux d'évaporation est analysée en introduisant le concept de résistance à la surface du sol

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Philippe, Jean-Robert. "Contribution des modèles mécaniques textiles à la simulation graphique des étoffes." Saint-Etienne, 2002. http://www.theses.fr/2002STET4010.

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Abstract:

Les travaux développés dans cette thèse portent sur le développement d'un modèle mécanique et graphique de tissu permettant de reproduire la variété morphologique de drapés qu'il est possible de rencontrer dans la réalité. Pour la commande de ce modèle, 2 approches sont proposées : la première, qui consiste en une représentation du comportement non linéaire par un modèle flou (de type Larsen et Takagi-Sugeno) où les relations entre les entrées, les sorties et les états sont exprimées par des règles floues. La deuxième approche propose quant à elle une implémentation physique de ce modèle. Deux approches sont proposées aboutissant à des résultats de simulation très proches des drapés réels de référence, quelles que soient les propriétés mécaniques des tissus étudiés
This thesis deals with development of a mechanical and graphical model of woven fabrics, dedicated for the reproduction of morphological diversity of real fabric drapes. Two means of control are proposed : the first one consists of a representation of the non linear behaviour by a fuzzy model. In this case, mapping between inputs states and outputs is expressed by fuzzy rules, while the second consists of a mechanical implementation of the model. Two different startegies are proposed, leading to similar geometrical solutions, whatever the mechanical properties of studied fabrics may be

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Da, Dalto Laurent. "Modèles pour la simulation de phénomènes naturels en images de synthèse." Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30226.

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Abstract:

Les phenomenes naturels sont omnipresents dans notre environnement. Ils jouent un role essentiel dans le realisme d'une image. En image de synthese, leur prise en compte requiert la modelisation de phenomenes complexes. Le phenomene naturel le plus connu est celui a l'origine des milieux participants. Ces milieux sont composes de particules reagissent avec les rayons lumineux par des phenomenes d'attenuation ou d'amplification. Pour ces milieux, nous avons developpe un premier modele permettant de representer le volume de maniere statique et integrant l'ensemble de ses phenomenes optiques. Les ombres portees par le volume et les objets sont egalement modelisees. Ce modele a ete etendu pour permettre de prendre en compte l'aspect dynamique des fluides propre aux milieux participants. Le modele final est tres proche de la realite physique puisqu'il inclut les lois de la thermodynamique, de l'hydrodynamique et de la mecanique des fluides. Ainsi la forme et l'evolution du milieu sont totalement controlees par ces lois. A une plus grande echelle, l'eclairag naturel fait egalement partie de phenomenes naturels. Pour sa prise en compte, il est necessaire de considerer la position du soleil et l'eclairement de l'ensemble de la voute celeste. La plupart du temps, pour simuler un eclairage naturel, on se contentait de positionner manuellement le soleil sur la voute. Le modele que nous proposons permet de positionnement automatiquement le soleil en fonction des references spatiales (longitude, latitude) et temporelles (heure, date) du lieu d'observation. Nous utilisons ensuite un modele normalise d'eclairage par le ciel pour illuminer la scene. Enfin, certains phenomenes naturels sont fortement lies a la chaleur. Il est necessaire de se placer dans le proche ou moyen infrarouge pour les obsserver. Notre modele propose une representation complete de la simulation de la vision dans l'infrarouge.

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Cai, Yinfei. "Simulation des affaissements miniers et de leurs conséquences sur le bâti." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0010/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est, d’une part, de proposer une amélioration des méthodes d’estimation des cuvettes d’affaissement et des méthodes d’évaluation des dommages susceptibles de se produire sous leurs effets et de l’autre, de développer des outils basés sur ces méthodes pour étudier les affaissements et les dommages sur des cas pratiques. L’étude de l'influence de la topographie sur les cuvettes d'affaissement dans des conditions d’exploitation simplifiées grâce à des modèles numériques avec des profondeurs d'exploitation et des pentes du sol variables a permis de proposer une nouvelle fonction d’influence basée sur une densité de probabilité normale asymétrique lorsque la surface du sol est non-plane. Une modélisation simplifiée des habitations en maçonnerie sous la forme de deux modèles de structures bidimensionnels croisés, alignés avec les axes d’inertie de la structure étudiée et dans lesquels la méthode des déplacements est mise en œuvre pour calculer les efforts internes et les déformations sous l’effet de déplacements imposées des fondations. Ces modèles simplifiés dont les caractéristiques géométriques et mécaniques sont définis pour chaque type de bâtiment étudié permettent d’estimer les efforts appliqués à chaque bâtiment d’une ville exposée à un affaissement de terrain et de fournir de nouveaux critères d’évaluation des dommages prenant en compte davantage d’informations que les méthodes habituelles. Une estimation des dommages dans la ville de Joeuf sur la base des nouvelles méthodes proposées, tant pour le calcul de l’affaissement que pour l’estimation des dommages, a été réalisée
The objective of this thesis is to improve the methods of subsidence computation and building damage evaluation, and to develop some tools based on these methods to study the mining subsidence and building damage cases in Lorraine. By investigating the topography influence on subsidence under simplified mining conditions, and using numerical models with varying mining depths and ground surface angles, a new influence function method, which is based on a probability density function of a skew normal distribution, to simulate the element subsidence, was firstly developed and can be used to compute the mining subsidence caused by the excavation under non-flat surface. Then, plane framed structural models were chosen to study the mechanical behavior of 3D buildings. For each building, two plane models located in the vertical sections passing through the principle inertia axes of the building’s projective polygon were considered. Their geometry and mechanical characteristics were chosen according to the construction type and used materials of the building under consideration. Then, by using the matrix displacement method with some modifications, the internal forces and displacements for the entire structure could be computed. The achieved internal forces could then be compared to damage grade criteria to determine the extent of building damage.Finally, by using the improved methods of subsidence computation and building damage evaluation, a real case application was performed in Joeuf city (France). The subsidence was computed and applied to the defined structural models as support displacements, and then the damage extents of the buildings in Joeuf were predicted

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Albaki, Rachida. "Contribution à l'étude des propriétés dynamiques des métaux liquides simples par simulation numérique et modèles analytiques." Metz, 2002. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2002/Albaki.Rachida.SMZ0205.pdf.

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Abstract:

Le but de ce travail est de fournir une description du comportement structural et dynamique des métaux liquides simples. Les résultats présentés se rapportent aux métaux alcalins et alcalino-terreux. Une première partie de l'étude consiste à mettre au point et à tester la description des interactions interatomiques dans ces métaux. La transférabilité de l'état solide à̧ l'état liquide du pseudopotentiel de Fiolhais a ainsi été démontré. En effet, les résultats de dynamique moléculaire pour la structure statique des éléments étudiés sont en accord avec l'expérience. Dans une deuxième partie, les propriétés dynamiques individuelles (fonction d'autocorrélation des vitesses, densité spectrale, fonction mémoire, coefficient d'autodiffusion) obtenues par simulation sont comparées à des modèles analytiques et aux mesures expérimentales, lorsqu'elles existent. L'influence sur ces propriétés de la température et de la densité est discutée. Quant aux propriétés dynamiques collectives (facteur de structure dynamique, fonction de duffusion intermédiaire), elles sont étudiées en utilisant des modèles analytiques tels les modèles viscoélastique et hydrodynamique, ainsi que celui du couplage des modes. Ces modèles sont discutés par rapport à l'expérience.

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Petelet, Matthieu. "Analyse de sensibilité globale de modèles thermomécaniques de simulation numérique du soudage." Dijon, 2007. http://www.theses.fr/2007DIJOS060.

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Abstract:

La démarche actuelle de simulation numérique d'une opération de soudage (SNS) concernant la définition du modèle mécanique consiste à utiliser au mieux des connaissances, les paramètres matériau et à utiliser le modèle qui semble le plus adapté à la situation. Cette démarche comporte un impondérable de taille : les données du matériau sont toujours incomplètes ! Ainsi, cette manière de procéder admet, omet ou ne��glige l'influence de la méconnaissance des paramètres du modèle sur le résultat de la simulation. Dans ce cas quelle pertinence, quelle fiabilité peut on accorder au modèle ? Cette thèse propose d'apporter les éléments permettant de lever ce verrou et de les appliquer à des cas concrets de simulation du soudage. La détermination des paramètres influents sera réalisée par une analyse de sensibilité globale. Pour la mettre en oeuvre, des expériences numériques de soudage sont planifiées, couvrant l'espace matériau des aciers où toutes les propriétés du matériau varient à la fois. La méthodologie de l'analyse de sensibilité globale permet alors d'identifier les propriétés du matériau les plus influentes sur la variabilité des sorties du code de calcul (contraintes et distorsions). La méthodologie d'analyse de sensibilité globale, totalement innovante en SNS, a démontré la possibilité de réduire la phase d'identification aux seuls paramètres importants et de quantifier les effets des variables d'entrée sur le résultat du calcul. Ainsi, l'analyse de sensibilité apporte des réponses à quelques questions fréquemment posées en SNS : Quelles propriétés du matériau doivent être mesurées avec précision et lesquelles peut-on se contenter de prendre dans la littérature ?
Current approach of most welding modellers is to content themselves with available material data, and to chose a mechanical model that seems to be appropriate. Among inputs, those controlling the material properties are one of the key problems of welding simulation: material data are never characterized over a sufficiently wide temperature range! This way to proceed neglect the influence of the uncertainty of input data on the result given by the computer code. In this case, how to assess the credibility of prediction? This thesis represents a step in the direction of implementing an innovative approach in welding simulation in order to bring answers to this question, with an illustration on some concretes welding cases. The global sensitivity analysis is chosen to determine which material properties are the most sensitive in a numerical welding simulation and in which range of temperature. Using this methodology require some developments to sample and explore the input space covering welding of different steel materials. Finally, input data have been divided in two groups according to their influence on the output of the model (residual stress or distortion). In this work, complete methodology of the global sensitivity analysis has been successfully applied to welding simulation and lead to reduce the input space to the only important variables. Sensitivity analysis has provided answers to what can be considered as one of the probable frequently asked questions regarding welding simulation: for a given material which properties must be measured with a good accuracy and which ones can be simply extrapolated or taken from a similar material?

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Vergniolle, Sylvie. "Modèles physiques des régimes d'éruptions volcaniques." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077170.

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Abstract:

Cette etude met en evidence l'effet de la phase gazeuse dans une eruption volcanique. Le modele numerique montre la difference entre laves visqueuses et laves fluides, et explicite les lois physiques de l'interaction entre le gaz et le liquide. Il met en evidence l'importance du couplage entre la pression et le pourcentage volumique de gaz. Il permet egalement d'introduire une classification en fonction de l'etat du gaz. On montre que si les bulles sont de petite taille, ou si la lave est visqueuse, elles ont un mouvement differentiel faible par rapport au liquide. Une modelisation analogique d'une chambre magmatique et de son conduit permet de comprendre les mecanismes des differents types d'eruptions basaltiques

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Verjus, Romuald. "Contribution à la modélisation des processus de sédimentation : étude numérique à l'échelle de la particule." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0061/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons développé un code de simulation numérique directe pour l’étude des écoulements particulaires. Le schéma numérique est basé sur une technique de domaines fictifs. Le code est validé sur de nombreux cas test puis nous l’avons utilisé pour étudier la sédimentation de particules bidimensionnelles en milieu confiné. Trois cas ont été analysés : sédimentation d’une particule unique, d’un doublet de particules et d’un grand nombre de particules. Dans le premier cas nous retrouvons le phénomène de survitesse qui apparaît pour une particule excentrée à bas nombre de Reynolds. Nous montrons que cette survitesse est très sensible à l’inertie du fluide : elle diminue lorsqu’on augmente le nombre de Reynolds. Cet effet est retardé par le confinement. Dans le cas d’un doublet de particules, nous retrouvons les comportements complexes observés dans la littérature (hystérésis, cascade sous-harmonique et chaos). Nous montrons qu’une nouvelle série de bifurcations et un nouvel attracteur apparaissent pour des particules plus pesantes. Il s’agit là d’une transition vers le chaos par la voie de la quasi-périodicité. Nous donnons le diagramme de bifurcation étendu. La nouvelle branche correspond à une structure horizontale qui conduit à une sédimentation lente. Dans le cas d’un grand nombre de particules, nous montrons que la vitesse de chute de l’interface fluide-particules suit une loi de type Richardson-Zaki, mais avec un exposant d’environ 4. Comme pour des sphères, la valeur de cet exposant dépend du confinement. Enfin, nous observons un phénomène de blocage, inattendu pour des particules non-cohésives, dû au caractère bidimensionnel de la suspension
In the present thesis, a fully-resolved numerical code has been developed for the analysis of particle-laden flows. A fictitious domain method is used. First, this numerical tool has been validated by using classical benchmarks. It has then been used to simulate the complex sedimentation of particles in three generic two-dimensional configurations: a single particle, a particle pair and a large number of particles in a confined domain. In the first case, the peak-velocity of an off-centred inclusion is recovered at low-Reynolds number. It is shown that this peak-velocity is very sensitive to fluid inertia: the peak-velocity decreases when the Reynolds number increases. This effect is delayed by the confinement. The very complex dynamics of a pair of particles sedimenting in a confined domain, observed in the litterature, is recovered (hysteresis, period-doubling cascade and chaos). It is shown that a new series of bifurcations, leading to a new attractor, emerges when the non-dimensional particle weight is increased. This new transition corresponds to a quasi-periodic route. The extended bifurcation diagram is given. The new branch discovered in this work corresponds to a nearly horizontal particle doublet, with a slow settling velocity. In the case of the settling of large number of particles, a RZ-like law is recovered for the sedimentation velocity of the fluid-particle interface. The exponent is close to 4, in contrast with the case of spheres. Finally, the sedimentation velocity at the end of the settling process is observed to be significantly reduced, like for cohesive sediments. This unexpected behaviour is related to the two-dimensionality of the suspension

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Damiba, Armand. "Simulation à évènement discrets de modèles Bond Graph." Aix-Marseille 3, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX30079.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est de proposer une méthode de transformation de modèles continus en modèles à événements discrets en spécifiant l'environnement de simulation des modèles obtenus. Cette méthode est basée sur une approche originale d'abstraction à événements discrets, GDEVS (Genelarized Discrete Event System specification), qui est une extension du formalisme DEVS (Discrete Event System specification), GDEVS autorise la spécification de modèles à évènements discrets de systèmes dynamiques dont les trajectoires sont décrites par des polynômes de degré quelconque. Cela permet une meilleure approximation des trajectoires des modèles continus. La méthode proposée est une application de GDEVS à la transformation de modèles continus représentés par bond graphs. L'association des bond graphs et de GDEVS permet ainsi de disposer d'un langage de description de modèles continus et des techniques de simulation à événements discrets. .
The main objectif of the work presented in this thesis, is to propose a continuous to discrete event model transformation method, and also to specify a simulation environment of the obtained models. This method is based on an original discrete event approach named GDEVS (Genelarized Discrete Event System specification), which is an extension of DEVS (Discrete Event System specification) formalism, GDEVS allows the specification of discrete event models of dynamic systems with polynomial input/output trajectories. In fact polynomial trajectoreis allow a better approximation of continuous system trajectories. The proposed method is an application of GDEVS to transform bond graph models. This combination of the bond graph methodology and GDEVS forms a continuous modeling and discrete event environment. .

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Desmeulles, Gireg. "Réification des interactions pour l'expérience in virtuo de systèmes biologiques multi-modèles." Brest, 2006. http://www.theses.fr/2006BRES2021.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation de phénomènes biologiques pour leur expérimentation à travers un système de réalité virtuelle. Son objet est la définition d'un cadre générique de modélisation et d'implémentation adapté à l'étude des systèmes physiologiques. En premier lieu, le modèle générique proposé s'appuie sur le principe de la réification des interactions en objets actifs autonomes. Ensuite, il permet l'organisation des modèles biologiques en un agencement de systèmes autonomes. Il rassemble alors deux conceptions de l'autonomie : l'une est destinée à concevoir les systèmes de réalité virtuelle et l'autre a pour objet la modélisation en biologie. Le modèle générique est dérivé en un certain nombre d'outils de modélisation pour la biologique. La bibliothèque composée du modèle générique et des outils de modélisation permet alors de réaliser différentes applications. La principale application a pour objet la mise ei oeuvre d'un modèle du phénomène d'urticaire allergique. Enfin, un modèle de système autopoïétique minimal est proposé pour illustrer les possibilités de la méthode
To model biological systems and experiment them through a virtual reality application is the purpose of this thesis. The aim is to provide the definition of a generic modelling framework and its implementation for the study of physiological systems. In the first place, the generic model is based on the reification of interactions into autonous active objects. Thereby, the biological models can be organized in a layout of autonomous systems. Therefore, the generic model infers two conceptions of autonomy: the first one is used to design virtual reality systems and the second one is oriented towards biological modelling. The generic model is specialized into several modelling tools for biology. Thereafter, the library composed by the generic models and the tools allows the building of applications. The purpose of the main application is to implement the mode) of an allergic urticada phenomenon. At last, the mode) of a minimal autopoietic system exemplifies the method's potentials

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Guébert, Christophe. "Suture en chirurgie virtuelle : simulation interactive et modèles hétérogènes." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00561061.

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Abstract:

La médecine a été une grande motivation dans la recherche en informatique, et nous pensons que la simulation de procédures médicales sera un élément majeur de la médecine du 21e siècle. Pour ces applications, la simulation physique doit être interactive et proposer un comportement et un rendu visuel des objets simulés qui soient réalistes tout en faisant avec un temps de calcul limité. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la simulation du geste chirurgical de la suture, faisant interagir des modèles hétérogènes (rigides, déformables 1D et 3D) dans la reproduction d'un geste complexe. Nous proposons de modéliser ces interactions par des contraintes de complémentarité, avec une méthode générique et une résolution indépendante des types de contraintes utilisées. Cette approche a permis la mise au point de contraintes spécifiques pour créer des modèles d'interaction nouveaux. Ces contraintes ont permis une simulation complète de l'insertion d'aiguille, validée par les mesures expérimentales des travaux antérieurs, qui suit les lois physiques et s'adapte à la manipulation de l'utilisateur. Enfin, une simulation interactive très réaliste a été réalisée pour l'entraînement au geste de suture dans le cadre d'opérations laparoscopiques.

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Predoi, Racila Mihaela. "Elaboration d'une modélisation mathématique du transfert multiéchelle des signaux mécaniques dans l'os cortical humain : aspects théoriques et simulations numériques." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2064.

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Stroe, Mirela-Cristina. "Modélisation mathématique et simulations numériques de la mécanotransduction dans l'os cortical humain." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2008.

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Abstract:

Le remodelage osseux est un processus très complexe qui fait intervenir plusieurs phénomènes interdépendants. Ce mémoire de thèse porte sur la modélisation mathématique d'un de ces phénomènes - la mécanotransduction - et sur les simulations numériques associées. Pour mieux comprendre la nature de l’information que reçoit une cellule afin de reconstruire l’ostéon le mieux adapté aux sollicitations mécaniques locales, plusieurs études ont été réalisées à partir d’une modélisation déjà existante. L’os cortical humain est considéré comme un milieu poreux multi-échelle. Trois niveaux architecturaux sont mis en avant et l’utilisation de la théorie de l’homogénéisation permet de déterminer numériquement les tenseurs de perméabilité pour chacun d’eux. Une analyse sur les lois viscoélastiques est développée au niveau nanoscopique. Afin de proposer une explication plausible de la mécanotransduction indépendamment de la localisation dans l’os, une étude permettant de calculer toutes les grandeurs physiques existant à une échelle donnée suite a un chargement appliqué à l’échelle macroscopique, a été mise en place. Le seul aspect fluide ne permet pas à la cellule de connaître son environnement et donc d’avoir une réponse cellulaire adaptée. Par contre, cette étude montre que les fibres de collagène, de par leur caractère piézoélectrique, transforment les sollicitations mécaniques existantes dans son entourage en un potentiel électrique auquel la cellule est sensible et peut réagir
Bone remodeling is a highly complex process involving several interrelated phenomena. This thesis deals with one of these phenomena - the mechanotransduction, in particular with mathematical modeling and associated numerical simulations. In order to understand the nature of the information received by the cell before the reconstruction of the new osteon that is the best adapted to local mechanical stresses, several studies are developed from an existing model. Cortical bone is considered as a multiscale porous medium. Three architectural levels are proposed and a mathematical development based on the homogenization theory allows a numerical determination of the permeability tensor coefficients. An analysis based on viscoelastic laws is persued at nanoscopic level. For giving a plausible explanation of the mechanotransduction phenomenon independent of localization in bone, a study allowing the computation of all physical fields existing at a given level as consequence of macroscopic loading is presented. The only fluid aspect doesn’t allow a. Good knowledge by the cell of its environment and therefore it cannot induce an adapted cellular activity. This study shows that the collagen fibers, by their piezoelectric nature, transform the mechanical stresses induced by the surrounding part in an electric potential that the cells can sense

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Sadeghi, Maryam. "Modeling and simulation of spiral concentrators." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69372.

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Abstract:

Les spirales gravimétriques ou « spirales » sont des équipements de séparation par gravité utilisés pour la valorisation des minerais pour lesquels la densité des minéraux de valeur est significativement différente de celle de gangue. C'est le cas du traitement du minerai de fer discuté dans cette thèse. Les spirales sont préférées à d'autres séparateurs car elles sont peu coûteuses, simples à utiliser, pratiquement sans entretien, peu exigeantes en énergie et n'utilisent pas de réactif. Malgré ces qualités attrayantes et contrairement à la flottation, peu d'études sont consacrées à examiner l'opération des spirales. En effet, ce n'est que récemment que l'analyse de ce procédé a démontré que les spirales ne réussissaient pas à récupérer les particules minérales denses et grossières au produit lourd alors qu'elles le devraient en théorie. Il a également été démontré récemment que l'eau de lavage, qui est la principale variable de contrôle pour les spirales, est en partie responsable de la perte des particules grossières. Pour compenser cette perte, d'autres variables de contrôle doivent être utilisées, dont l'ouverture des couteaux de concentré et la position des portes du diviseur à la décharge de la spirale. L'étude de stratégies alternatives de contrôle des spirales ne peut difficilement se faire en milieu industriel, car l'opération des usines de traitement des minéraux est soumise à des contraintes imposées par la production et la qualité du produit final. Par ailleurs, l'impact des perturbations dues aux variations du minerai et/ou aux problèmes mécaniques dans l'usine est inévitable. Tester de nouvelles stratégies de contrôle dans une usine pilote est une option certainement trop coûteuse. Les opérateurs d'usine recherchent donc des approches rapides et peu coûteuses pour identifier des stratégies qui pourraient ensuite être testées sécuritairement dans l'usine. La simulation de procédé offre cette possibilité, mais une étude de la littérature a rapidement révélé l'absence d'outils de simulation pour les spirales et plus particulièrement pour les circuits de séparation gravimétrique utilisant des spirales. Pour construire un tel simulateur il faut donc trouver ou développer des modèles mathématiques pour les unités du circuit. Pour pouvoir tester des stratégies de contrôle, il est important que le modèle développé prenne en compte les variables de fonctionnement de la spirale, dont l'ouverture des couteux de concentré et du diviseur à la décharge de spirale ainsi que l'ajout d'eau de lavage. L'objectif de ce projet de recherche est de proposer un tel modèle pour les spirales. Le modèle mathématique proposé décrit la trajectoire des particules distribuées en classes de minéraux/taille lors de leur descente dans la spirale. Cette prédiction est réalisée en introduisant le nouveau concept de Fonctions de Déplacement de Particules (FDP) pour décrire les mouvements des particules. Le modèle est calibré en utilisant des données générées à partir d'essais réalisés sur un montage à l'échelle pilote construit autour d'une spirale Mineral Technologies WW6 +, installée au Laboratoire de Traitement de Minerai de l'Université Laval. Le modèle est ensuite validé avec des données obtenues avec une spirale WW6E opérée au COREM. Le montage, mis en service à l'Université Laval, utilise une distribution contrôlée d'eau de lavage dans les tours de spirale pour surmonter le problème observé de distribution inégale de l'eau de lavage lorsque le système intégré à la spirale est utilisé. Le montage est également conçu pour échantillonner simultanément le produit de chaque couteau de concentré de la spirale, de sorte que la progression de la séparation des minéraux dans la spirale puisse être utilisée pour calibrer le modèle. Le simulateur calibré prédit de manière adéquate la réponse de la spirale aux changements des états des variables manipulables. Le modèle est capable de simuler l'opération d'une spirale nettoyeuse bien qu'il ait été calibré à l'aide de données collectées à partir d'une spirale ébaucheuse. Le modèle proposé est prêt à être implanté dans un simulateur pour une usine de traitement de minerai de fer, bien qu'il reste du travail à faire pour finaliser la méthodologie de calibrage pour améliorer la prédiction de la distribution granulométrique des minéraux dans le flux mixte de la spirale
Spiral concentrators are gravity separation devices used for the valorization of ores for which the specific gravity of the valuable minerals is significantly different from that of the gangue minerals. This is the case of iron ore processing discussed in this thesis. Spirals are preferred to other mineral separation devices because they are inexpensive, simple of operation, practically maintenance free, low energy demanding and do not require the use of reagents to separate minerals. Despite these appealing qualities and unlike flotation, few studies are dedicated to the analyze the spiral operation. Indeed, it is only recently that basic process analysis has shown that spirals fail to recover coarse dense mineral particles to the heavy product. It has also been recently found that wash water, as the main control variable for the operation of the studied spirals, is partly responsible for the loss of coarse valuable particles. To make up for this loss and to maintain a satisfactory operation of spirals, other control variables such as the concentrate cutter openings and position of the splitter gates at the spiral discharge should be used. The study of alternative control strategies for spirals implies testing these strategies in the industrial environment, which is practically impossible considering that the operation of mineral processing plants is subjected to constraints imposed on the production and on the quality of the plant product. Besides, the impact of disturbances due to ore variations and/or mechanical problems in the plant is unavoidable. Testing new control strategies in pilot plant is possible but it is certainly costly if one can find a pilot plant equipped for such testing. Plant operators are thus seeking for rapid and inexpensive approaches to carry out such investigation to identify strategies that can subsequently be safely tested in a plant. Process simulation offers this possibility, but a literature survey rapidly revealed the absence of simulation tools for spirals and more particularly for gravity separation circuits that use spiral concentrators. The first step in building such circuit simulator is to find or develop mathematical models for the units of the circuit. With the objective of testing control strategies, it is thus important that the model to be developed be able to account for the usual spiral operating variables, namely the cutter opening, the discharge splitter position and the wash water addition. The objective of this research project is to propose such model for spirals. A mathematical model is therefore described to predict the trajectory of particles distributed in mineral/size classes as they flow down a spiral. This is achieved here by introducing the new concept of Particle Displacement Functions (PDF) in spiral modelling to describe the movements of the particles flowing down the spiral. The model is calibrated using data generated from tests conducted on a pilot-scale test rig built around a Mineral Technologies WW6+ spiral, installed in the Mineral Processing Laboratory of Université Laval. The model is further validated with data obtained from a WW6E spiral operated at COREM. The test rig commissioned at Laval University uses a controlled wash water distribution within the spiral turns to overcome the observed problem of unequal wash water distribution when using the spiral built-in wash water distribution system. The test rig is also designed to sample simultaneously the product from each concentrate cutter of the spiral, so that the progress of the heavy mineral concentration down the spiral can be monitored. This information can be used to calibrate the model. The calibrated spiral simulator predicts adequately the spiral response to changes in the states of the operating variables. The model can simulate a cleaner spiral operation although it is calibrated using data collected from a rougher spiral operation. The proposed model is ready to be implemented into a simulator for an iron ore processing plant, although work remains to be done to finalize the calibration methodology to improve the prediction of the mineral size distribution in the spiral middling stream.

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Boyer, Harry. "Conception thermo-aéraulique de bâtiments multi zones : Proposition d'un outil à choix multiple des modèles." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0106.

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Abstract:

La préoccupation initiale de réduire la consommation de chauffage des bâtiments a contribué à la prise en compte de la dimension énergétique dans le processus de conception. La première partie applique l'analyse systémique au cas des bâtiments multizones et définit le cahier des charges comme celui d'un outil logiciel multi-modèle pour la simulation détaillée et l'aide à la conception. Une synthèse des modèles physiques des phénomènes est alors effectuée. En plus des modèles simplifiés, l'intégration de certains modèles détaillés est rendue possible en raison de la puissance désormais disponible sur les micro-ordinateurs. Désireux d'élargir le champ d'application au-delà du seul climat tempéré, une attention particulière est accordée aux échanges radiatifs entre l'enveloppe du bâtiment et l'extérieur, ainsi qu'aux transferts aérauliques. L'architecture du logiciel baptisé CODYRUN, résultant de l'analyse conceptuelle et physique de l'objet bâtiment, est alors explicitée. La prise en compte simultanée des transferts thermiques, aérauliques et d'humidité ainsi que du caractère novateur multi-modèle, conduit à des structures de données et à une organisation des traitements qui sont complexes. Des illustrations du logiciel et de notre approche de sa validation constituent la dernière partie. La démarche adoptée est progressive, avec successivement des comparaisons avec un autre code de calcul, la confrontation avec des mesures et des vérifications analytiques
The initial concern of reducing building's heat consumption has contributed to take into account the energy dimension within the design process. The first part of our work applies the system analysis to multi-zones buildings and defines the schedule of conditions as the one of a multiple model software tool for detailed simulation and useful as far as thermal design is concerned. Then a synthesis of the physical models of phenomenons is made. In addition to the simplified models, the integration of some detailled models is made possible due to the power now available to on micro-computers. Desirous of enlarging the application field beyond the only. Temperate climate, particular attention is granted to radiation exchanges between the building and the outside as well as the airflow transfers. The architecture of the software, CODYRUN, as the result of the conceptual and physical analysis of the building is thus explained. The simultaneous taking into account of the thermal, moisture and airflow transfers as well as the multiple model innovator feature leads to data structures and to an organisation of the processing which are complex. The last part of our work will deal with successively comparisons with another reckoning code, measures and analytic checks

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Gillé, Serge. "Mise au point et validation expérimentale de modèles numériques pour la réduction de polluants dans la combustion industrielle du gaz naturel." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0566.

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Abstract:

L'optimisation des procédés, de plus en plus poussée et nécessaire pour remplir les exigences du marché, nécessite une meilleure compréhension des phénomènes physiques impliques. Dans le domaine de la combustion, des outils d'analyse très performants ont été développés. Malheureusement ces outils sont souvent très chers et compliqués à mettre en œuvre et de ce fait ils sont accessibles uniquement aux grandes entreprises équipées de laboratoires importants. Le but du présent travail a été de développer des méthodes d'analyse performantes accessibles aux petites et moyennes entreprises (PME). Dans ce but, 3 outils ont été développés : - Un code de simulation numérique utilisant le modèle de la flamme cohérente. La convivialité étant une exigence primaire de la part des utilisateurs, le programme a été muni d'un interface graphique. - Une méthode d'analyse de gaz en continu permettant d'accélérer de 40 à 50 fois, par rapport à une méthode classique ‘pas à pas’, l'acquisition des valeurs de concentrations chimiques. - La tomographie de flamme, utilisant une méthode bien connue dans le domaine médical, permettant de visualiser le front de flamme dans un écoulement tridimensionnel d'un brûleur industriel. Mettant en œuvre du matériel existant ou du matériel standard à coût réduit, ces techniques devraient être a la portée de tout PME soucieuse d'améliorer ses méthodes d'analyse de brûleurs.

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Bade, François. "Simulation numérique de la convection naturelle dans les thermosiphons." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11072.

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Abstract:

L'objet de la presente etude est de proposer une nouvelle methode de simulation numerique des ecoulements de convection naturelle dans les thermosiphons. La motivation de ce travail est l'utilisation de cette methode passive de refroidissement a l'habitat. Dans cette optique, nous avons opte pour une methode mixte de discretisation spatiale: collocation tchebychev associee aux methodes hermitiennes d'ordre 4. Le probleme de la cavite carree differentiellement chauffee a servi de test de fiabilite de l'algorithme semi-implicite que nous avons developpe pour resoudre les equations de boussinesq-oberbeck en variable primitive. L'algorithme de permeabilite fictive est utilise afin d'assurer l'incompressibilite. Une seconde etape de validation est menee pour le canal chauffe symetriquement a flux fixes en recherchant simultanement les meilleures conditions aux limites aux ouvertures du canal. L'etude complete des cinq situations extremes de chauffage des plaques a alors ete entreprise. A l'issue de celle-ci, nous proposons une nouvelle description de l'effet cheminee. Le renversement de l'ecoulement ascendant est etudie en precisant son seuil d'apparition, celui-ci correspond a une bifurcation supercritique. De plus, dans ce contexte, des phenomenes instationnaires ont ete observes. Ces derniers sont lies a une competition entre le developpement de la couche limite et celui de la largeur de la zone de renversement. Cette competition est caracterisee par une ejection periodique de la zone de recirculation

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Mos, Antoine. "Modèles phénoménologiques pour la simulation d'incendies en tunnel routier." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10123.

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Abstract:

Les modèles actuellement disponibles pour simuler la propagation des fumées d'incendie en tunnel routier sont souvent mal adaptés aux études de sécurité menées avant la mise en service d'un ouvrage. Le travail présenté ici vise à proposer des principes de modélisation transitoire intermédiaires entre les modèles monodimensionnels et les codes CFD tridimensionnels, par une démarche physique et phénoménologique. Deux modèles sont développés, l'un de type intégral, l'autre fondé sur une réduction à deux dimensions spatiales des équations de Navier-Stokes dans le cas particulier d'un tunnel. Les résultas sont encourageants malgré les hypothèses simplificatrices. Sur le plan phénoménologie, ce travail met en évidence l'importance des phénomènes physiques dans la zone du foyer pour la stratification en aval et la robustesse de la vitesse de propagation des fronts de fumée

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Delhom, Marielle. "Modélisation et simulation orientées objet : contribution à l'étude du comportement hydrologique d'un bassin versant." Corte, 1996. http://www.theses.fr/1996CORT3029.

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Abstract:

Nous présentons dans ce mémoire une approche originale de modélisation et de simulation orientée objet de systèmes complexes. Ce type d'approche peut être mis en œuvre pour les raisons suivantes : prévision du comportement d'un système, gestion (ou contrôle) d'un système et conception de nouveaux systèmes ou amélioration de systèmes. Les travaux présentés concernent l'étude du comportement hydrologique d'un bassin versant et plus particulièrement l'élaboration d'un modèle de simulation incrémental d'un bassin versant. Cette étude permet d'illustrer, sur un cas concret, l'approche proposée. Cette approche permet en particulier: grâce à l'utilisation des hiérarchies de description, d'abstraction et temporelles, de prendre en compte la complexité du système étudié ; de définir une approche de simulation évolutive, permettant de prendre en compte facilement les différentes modifications nécessaires a la mise au point du modèle ; d'établir un lien entre les paramètres du modèle physique et ceux du modèle de simulation en définissant des vues locales du système. L’originalité de notre approche est, d'une part, de combiner un formalisme de spécification de systèmes à évènements discrets à un formalisme de modélisation hierarchisée-multivues et, d'autre part, d'utiliser les concepts de l'approche orientée objet pour modéliser et simuler le comportement hydrologique d'un bassin versant. L’intégration de ces différentes approches permet de définir l'architecture du simulateur du comportement hydrologique d'un bassin versant. Cette architecture permet en particulier de traiter indépendamment la partie modélisation et la partie simulation, ce qui facilite la mise au point du modèle de simulation. Un logiciel de simulation a été réalisé et expérimenté sur des données réelles ; l'approche proposée a ainsi pu être validée. Enfin, grâce à la séparation explicite entre les aspects modélisation et les aspects simulation, l'approche proposée peut être aussi utilisée pour l'étude d'autres systèmes.

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Vérant, Jean-Luc. "Etude de méthodes numériques et de modèles physico-chimiques pour des écoulements hypersoniques réactifs : application aux véhicules spatiaux." Aix-Marseille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX11314.

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Abstract:

Les rentrees hypersoniques, planantes ou balistiques, sont le siege de phenomenes thermodynamiques importants mettant en jeu des energies considerables. Il est necessaire d'evaluer des methodes numeriques qui puissent tenir compte des specificites des echanges internes du gaz en relaxation chimique dont les temps caracteristiques, tres faibles, sont tres contraignants pour la stabilite des schemas etudies. L'introduction des effets de desequilibre chimique dans un melange d'especes neutres est effectuee dans la modelisation des equations de couche limite et celles de navier-stockes parabolisees. Dans un premier temps, la simulation de la couche limite est developpee a partir des equations prenant en compte le caractere dissociatif du melange gazeux. Une methode numerique aux volumes finis implicite est appliquee au systeme conservatif. L'exemple d'application est celui d'une couche limite a symetrie axiale sur le medecin intrados d'une maquette d'hermes94 dans des proches conditions d'ecoulement de la soufflerie hypersonique f4. Le deuxieme niveau de modelisation et d'approximation des equations de navier-stockes est obtenu en developpant un systeme d'equations pns applique a des ecoulements supersoniques, tandis que les equations sont modifiees dans la zone subsonique. Ceci permet le calcul du champ entre le corps et le choc par la technique de marche en espace dans la direction de l'ecoulement. La methode numerique utilise un schema aux volumes finis, implicite par linearisation des flux. Une approche de type tvd est operee sur les flux de fluide parfait dans la direction transversale de l'ecoulement. Les cas etudies valident le schema numerique ainsi que les hypotheses physiques introduites: comparaisons avec des calculs navier-stokes instationnaires modelises en desequilibre chimique. La simulation du champ complet en desequilibre chimique dans le plan du meridien intrados de la maquett

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Robin, Vincent. "Contribution à la modélisation des écoulements turbulents réactifs partiellement prémélangés." Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2303.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse est consacré à la modélisation des écoulements turbulents réactifs dans des cas où les mélanges combustible-air peuvent ne pas être parfaitement prémélangés. Les hypothèses de Schvab-Zeldovich permettent alors d'utiliser seulement deux variables pour caractériser l'état thermochimique du mélange. Nous choisissons ici la fraction de mélange  pour décrire la composition des gaz frais et la fraction massique de combustible Y pour évaluer l'avancement de la réaction. L'analyse repose sur le formalisme LW-P, ici étendu au second ordre en proposant une PDF jointe des scalaires et de la vitesse composée de distributions de Dirac. Nous présentons également de nouvelles fermetures algébriques pour les termes de dissipation des fluctuations des quantités scalaires associés au mélange à petite échelle. L'analyse des effets des fluctuations de pression conduit à la proposition de nouvelles fermetures des équations pour les tensions de Reynolds et des flux turbulents scalaires. Ces fermetures prennent en compte les phénomènes de production de turbulence par les flammes et de diffusion non-gradient dans des cas partiellement prémélangés. Les modèles développés ici sont implantés dans le logiciel de mécanique des fluides numérique Code-Saturne et validés en utilisant tout d'abord la configuration ORACLES du LCD puis la flamme en V turbulente étudiée expérimentalement au CORIA. Ces deux dispositifs expérimentaux permettent l'étude de la combustion partiellement prémélangée. Les simulations numériques de ces deux écoulements, utilisant le modèle LW-P, ont donné des résultats en bon accord avec les données expérimentales
The present study is devoted to the numerical modeling of turbulent reactive flows in situations where reactants are not ideally premixed. In this case, the description of the local thermochemistry requires at least two variables. Here we chose the mixture fraction  to describe the local composition of fresh mixture and the fuel mass fraction Y to evaluate the progress of the chemical reaction. The numerical model is based on the LW-P analysis but here the joint velocity-scalar discrete PDF made of Dirac delta functions is considered in the context of a second order modeling. New algebraic closures for the scalar dissipation terms are proposed to represent the mixing at small scales. Special attention is paid to the closure of pressure fluctuating terms which appear in the turbulent transport equations. The proposed closure is able to take into account the counter-gradient diffusion and flame generated turbulence effects. Numerical simulations are performed with the CFD code Code-Saturne and the model is validated using first the experimental configuration ORACLES from LCD and second the turbulent V-shaped flame studied at CORIA. Numerical results obtained for these two configurations are in good agreement with experimental data in both cases of perfectly and partially premixed turbulent reactive flows

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Bonnet, Marie-Dominique. "La simulation numérique : le rôle des modèles formalisés, à la frontière de la recherche scientifique et de la création musicale : exemple de la synthèse par modèles physiques." Paris, EHESS, 2002. http://www.theses.fr/2002EHESA109.

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Abstract:

La simulation numérique des fonctionnements mécaniques des instruments, des structures vibrantes et des divers modes d’excitation, des modes de propagation ainsi que de rayonnement de l’instrument est le fondement des techniques de synthèse par modèles physiques. Leurs principaux représentants sont la synthèse par guides d’ondes, la synthèse modale avec le logiciel Modalys et enfin le système Cordis-Anima. C’est par une approche pragmatique des synthèses par modèles physiques envisagée suivant trois axes principaux d’étude – les notions d’espace, de geste et d’instrument -, que nous avons pu discerner leurs implications fondamentales, potentialités et orientations possibles d’utilisation. Ces techniques de simulation ont une double finalité : un usage théorique en physique acoustique, une utilisation analogique, extensive et métaphorique dans le domaine de la création musicale. De plus, à l’opposé des techniques de synthèse par modèles de signaux, les synthèses par modèles physiques s’attachent à modéliser puis à simuler non l’effet mais la cause du phénomène sonore. Ce déplacement de la simulation vers la causalité soulève de nombreux enjeux épistémologiques et musicaux. Se profileront ainsi non seulement des dimensions nouvelles du son de synthèse, mais aussi une attitude bien particulière de la part du compositeur au regard des paramètres physiques de manipulation et des territoires de recherche créatrice propres à la simulation numérique d’objets vibrants
Computer simulation of how an instrument works – whether it be the vibrating structures, the excitation modes, the propagation modes, as well as the radiation of the instrument – is the structural foundation of any synthesis procedure using physical models. Some of the main techniques currently used, are “waveguide synthesis”, “modal synthesis” with the Modalys software, and the Cordis-Anima system. I have studied the fundamental implications, prospectives and possible orientations of the use of the physical model synthesis through a pragmatic approach of the following three main axes: space, gesture and instrument. These simulation techniques aim at two things: on the one hand it can help theory-developing in acoustic physics, on the other hand it can lead to an analogical, extensive and metaphoric use in the field of musical creation. Moreover, unlike signal model synthesis, physical model synthesis aims at modelling and simulating the causes of an acoustic phenomenon rather than the results of such a phenomenon. This computer simulation of the causes raises numerous epistemological and musical issues. As a result not only will this add a new dimension to sound synthesising, but it might also alter the approach of the composer who will be able to change physical parameters thus revealing new creative fields of research in relation with computer simulation of vibrating objects

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Gao, Yan. "Analyse modale et sous-structuration tridimensionnelle : application aux ponts thermiques." Lyon, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAL0005.

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Abstract:

Le premier chapitre aborde une des technique possible pour obtenir un modèle d'ordre réduit : l'identification. Cette technique semble bien maîtrisée et est illustrée par l'exemple d'un pont thermique représentatif d'un coin 3D d'un bâtiment qui est un cas de référence pour les calcul numériques tri-dimensionnels et qui est parfaitement décrit dans la norme européenne EN ISO 10211-1. Le deuxième chapitre concerne l'application des méthodes de réduction aux transferts thermiques à travers les éléments d'enveloppe des bâtiments et plus particulièrement les ponts thermiques. Après dicrétisation spatiale du problème conductif et linéarisation des échanges convectifs et radiatifs, un modèle d'état de grande dimension est obtenu, il est nécessaire d'obtenir un modèle d'état de taille réduite pour bien représenter les relations " entrées/sorties " (flux conduits dus aux sollicitations en température, par exemple). Le troisième chapitre est consacré à la mise en œuvre des technique de réduction présentées au chapitre précédent et les résultats sont comparés à ceux d'une expérimentation en vraie grandeur disponible au laboratoire. Dans le dernier chapitre nous proposons une nouvelle méthode permettant la prise en compte, dans les code de calcul consacrés à la simulation du comportement thermo-aéraulique des bâtiments, du surplus de flux engendré par les ponts thermiques. En effet la plupart de ces codes de calcul ne considèrent que les flux traversant la partie courante des murs constituant l'enveloppe du bâtiment et ne traite la conduction qu'en unidirectionnel. Le modèle proposé par le candidat permet de combler cette lacune
[. . . ]. Even for some that do account for the deficiency, the transient behavior of thermal bridge is almost never taken into account in transient state approach. To make up (compensate) this shortcoming, in this theses, we propose and model multi-dimensional heat transfer in building components by state-space methods and solve its order-reduced by different ways to get a simplified model. Furthermore, a thermal bridge additional heat loss model was proposed and implanted this model into thermal simulation code to satisfy our demands for simulation. Firstly, induced the state-space model, and constructed heat transfer equation for thermal bridge by spatial discritation. Then, a ‘generator’ which can directly create the mathematic expression after the data physical and geometric for problem analyzed were input. Secondly, two methods for simplifying high-order model were used, transfer-function method from multi-dimensional state-space model and sub-space identification method. Then, reduced model is used for solving the high-order problem and a modal equilibrated was also proposed for efficient calculation. Compared among three reduced model method, realized equilibration method (Moore method) is accepted and suggested for getting low-order model. The results were validated through experimental data. The conception of thermal bridge additional heat loss matrix was proposed to deal with thermal calculation for thermal bridge in the code modeled heat transfer in un-dimensional. By this way, thermal bridge heat loss can be included and coupled with entire building thermal dynamic process. At the last, thermal bridge additional heat loss low-order model was implanted and connected in simulation code TRNSYS. Building simulation was realized in complex thermal phenomenon coupling with thermal equipment with heat bridge consideration

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Evrard, Matthieu. "MIMESIS, un environnement de conception et de simulation de modèles physiques particulaires masses - interactions CORDIS - ANIMA pour l'animation : du mouvement généré à l'image du mouvement." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0073.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet la conception d’un environnement pour l’animation à l’aide de réseaux masses – interactions CORDIS-ANIMA. La généricité et la modularité de CORDIS-ANIMA ayant largement prouvé leur intérêt pour l’animation depuis 25 ans, la conception et l’implantation d’un environnement de conception de tels modèle doivent faire face à d’autres problématiques théoriques et pratiques qui seront discutées dans ce manuscrit, dans le but d’inclure dans cet environnement toutes les fonctionnalités requises pour une création interactive de modèle de mouvement et leur insertion dans une chaîne globale de production d’images animées. Cette thèse se terminera par le compte-rendu de situations d’utilisation dans un cadre pédagogique, de recherche et de création
This thesis deals with the design of a computer framework dedicaced to animation by the physical mass-interaction CORDIS-ANIMA networks. Genericity and modularity of CORDIS-ANIMA having been still largely proved, the design and the implementation of such framework have to face with other theorical and practical problems that are discussed here in order to include every function that are required for an interactive creation of models and the communication inside a global chain of production of animated pictures. This thesis ends on the report of various situation of use in pedagogical, research and creation contexts

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Escude, Bruno. "Modélisation et simulation à évenements discrets de systèmes hybrides." Aix-Marseille 3, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX30017.

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Abstract:

La plupart des travaux concernant la modelisation et la simulation des systemes dynamiques hybrides traitent l'aspect continu et discret comme deux entites distinctes. Dans cette these, nous utilisons un paradigme de specification unique pour l'etude des systemes dynamiques hybrides. Nous montrons comment construire une specification a evenements discrets d'un systeme dynamique sans imposer la contrainte classique sur les trajectoires d'entrees-sorties. En effet, les abstractions a evenements discrets de systemes dynamiques imposent que les trajectoires d'entrees-sorties sont constantes par morceaux. Nous avons generalise ce type d'abstraction a toute trajectoire polynomiale continue par morceaux. Nous definissons alors un evenement comme une variation d'au moins un des coefficients du polynome et l'ordre d'un evenement comme le degre maximum du polynome. Pour les modeles composites, encore appeles modeles structurels, la communication entre les composants s'effectue par l'intermediaire de ports d'entree-sortie. Nous avons etendu le concept de port en ajoutant la notion d'ordre (ordre de l'evenement qui peut etre accepte sur ce port). Le probleme pose ensuite est de faire communiquer deux modeles possedant des ports d'ordre different afin de simuler un modele composite. Pour cela, nous utilisons des modeles de couplage qui effectuent la transformation d'une trajectoire polynomiale par morceaux d'ordre n en une sequence de trajectoires polynomiales par morceaux d'ordre m (n et m etant l'ordre des ports interconnectes). Ces extensions contribuent a generaliser le formalisme devs tout en conservant tous ces avantages (modeles hierarchiques, reutilisabilite, rapidite, etc. ). Ce memoire illustre cette theorie au travers de nombreux exemples, modelises et simules grace a une plateforme logicielle developpee a cet effet.

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Naulin, Jean-Marc. "Simulations numériques et analyse mathématique de modèles de viroses dans des populations structurées." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12454.

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Abstract:

On étudie des modèles mathématiques de propagation de viroses dans des populations structurées. La première partie d̀écrit une méthodologie pragmatique pour l'étude de modèles matriciels de type leslie, faisant apparaître des matrices creuses. Une application à l'étude de l'efficacité des méthodes de prophylaxie dans le modèle renard-rage suit. La deuxième partie est consacrée à la construction de modèles continus avec structuration en âge, hétérogènes en espace. Des résultats d'existence globale en temps sont établis. Dans une troisième partie un modèle de transmission de virus inter espèces est analysé

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Petrau, Agnès. "Simulation numérique multidimentionnelle d’écoulements estuariens." Pau, 2009. http://www.theses.fr/2009PAUU3032.

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Abstract:

On s'intéresse dans cette thèse à la modélisation et à la simulation multidimensionnelle de l'hydrodynamique fluviale, notamment près des estuaires. Le modèle physique de référence est le modèle 3D, mais au vu de son important coût de calcul, il est intéressant de disposer de modèles plus simples en 1D, 2D ou 2. 5D, que l'on peut utiliser dans des zones adéquates du fleuve, en fonction de sa topographie et de sa bathymétrie. Ainsi, à partir du modèle 3D basé sur les équations instationnaires et incompressibles de Navier-Stokes, des modèles plus simples sont dérivés par projection par formulations faibles du problème 3D. On obtient ainsi un modèle en 1D, écrit sur la courbe médiane de la surface libre du fleuve, ainsi que deux modèles en 2D, le 2D-vertical écrit sur la surface longitudinale médiane du fleuve et le 2D-horizontal écrit sur la surface libre. Enfin on définit un modèle en quasi-3D, le modèle 2. 5D, écrit dans la somme des espaces 2D-vertical et 2D-horizontal. Tous ces modèles prennent en compte la géométrie du fleuve et fournissent une vitesse tridimensionnelle ainsi que la pression, qui n'est pas supposée hydrostatique mais qui est une inconnue entière du problème. En outre, on définit et justifie un estimateur de modèles, entre le modèle 3D et chacune de ses approximations en 1D, 2D et 2. 5D. Cet estimateur calcule l'erreur entre le modèle 3D et son approximation, et donne ainsi une indication sur la qualité des résultats obtenus à partir des modèles 1D, 2D ou 2. 5D, dans leurs zones respectives de calcul. Tous ces modèles hydrodynamiques sont implémentés dans des codes d'éléments finis, écrits en C++. Enfin, ils sont couplés numériquement à l'aide de l'estimateur de modèles
In this work, we are interested by the hydrodynamical multidimensional modeling and simulation of estuarian river flows. The physical model to be employed is a 3D one, but due to the huge computational cost, it cannot be used on the whole length of the river. Therefore, it is interesting to use different lower-dimensional models on adequate regions of the river, according to its topography and its bathymetry. Therefore, new hydrodynamical models are proposed in 1D, 2D and 2. 5D. We start from the 3D problem based on the instationary and incompressible Navier-Stokes equations, which is written in a weak form. Then simpler models are derived by means of a projection method. A 1D model is derived on the median curve of the river, as well as two 2D models called 2D-horizontal and 2D-vertical models, either they are written on the free surface or on the median longitudinal surface of the river. The 2. 5D model is obtained by adding the 2D-vertical and 2D-horizontal discrete spaces. All these models take into account the geometry of the river and provide a 3D velocity and a 3D pressure. The pressure is an unknown of the problem and it is not supposed to be hydrostatic. Moreover, model estimators between the 3D model and any of its lower-dimensional approximations in 1D, 2D or 2. 5D, are defined and justified. These model estimators compute the error between the 3D model and the simpler models, and then also indicate the validity domain of these simpler hydrodynamical models, from a qualitative point of view. All these new hydrodynamical models are implemented in finite element codes written in C++, and coupled numerically with the model estimators

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Sergent, Emmanuel. "Vers une méthodologie de couplage entre la simulation des grandes échelles et les modèles statistiques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://www.theses.fr/2002ECDL0019.

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Abstract:

La simulation numérique en mécanique des fluides turbulents est basée sur trois approches différentes : la simulation directe (DNS), la simulation des grandes échelles (LES) et les méthodes statistiques RANS. Le travail réalisé lors de cette thèse vise à définir une méthodologie de couplage entre LES et RANS. Ces deux approches sont en effet complémentaires pour des applications industrielles. Les méthodes RANS calculent l'écoulement global, la LES sert de "zoom" autour d'une zone précise de la géométrie. Dans le but de réaliser le couplage, trois approches sont adoptées : une pour un couplage dans le sens RANS vers LES (MV), une dans le sens LES vers RANS et une pour le couplage tangent. Après une série de tests d'optimisation du choix des paramètres intervenant dans la MV, ces trois techniques ont été appliquées à un cas académique : l'écoulement entre deux plaques planes parallèles. Enfin la méthode a été testée sur un écoulement plus complexes : l'écoulement autour d'une marche montante-descendante
The numerical simulation in turbulent fluids mechanics is based on three different approaches. Direct Numerical Simulation (DNS), Large Eddy Simulation (LES) and statistical RANS methods. The work completed in this Phd aims at defining a coupling methodology between LES and RANS. These two approaches are indeed complementary for industrial applications. RANS methods will calculate the total flow field and LES will be used as "zoom" in a precise zone of the geometry. With an aim of carrying out the coupling, three approaches are adopted : one for a coupling in the direction RANS towards LES (named MV), one in the direction LES towards RANS and for tangent coupling. After a series of tests aiming at optimizing the choice of the parameters involved in the MV, these three techniques were applied to an academic case : the flow between two parallel plane plates. Finally the MV method was tested on a more complex flow : the flow around a forward-backward facing step

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Arfon, Olivier. "L'utilisation des procédures de l'ethnométhodologie dans l'élaboration de jeux de simulation assistés par ordinateur." Paris 8, 1997. http://www.theses.fr/1997PA081268.

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Abstract:

La volonte d'etudier un jeu de role pedagogique mis en oeuvre par des formateurs en vue de son informatisation m'a conduit a aborder trois domaines. Les jeux, particulierement la categorie des jeux de simulation, l'ethnologie, plus precisement l'ethnomethodologie et enfin les modeles mathematiques utilises par l'informatique. Les resultats degages lors de la decomposition en sous-ensembles vont au dela de la production d'un logiciel. Le premier resultat consiste en une proposition d'approche nouvelle de description des procedures de communication mises en oeuvre par les joueurs en action. En ajoutant aux approches classiques proposees par les sciences de l'education, la philosophie et la psychanalyse, une approche centree sur l'anthropologie et, plus specifiquement, sur l'ethnomethodologie, j'ai le sentiment de contribuer a l'elargissement du champ de vision sur cette activite qui est aujourd'hui au centre de nombreux travaux sur la comprehension des mecanismes cognitifs. Je crois avoir egalement montre que s'il n'existe pas, dans l'etat actuel des connaissances, de dispositif informatique prenant en compte la totalite des elements constitutifs de la complexite de la realite, il est neanmoins possible de produire des logiciels qui donnent au joueur l'impression relative que le jeu contient des dimensions infinies. Ainsi, dans le domaine du jeu de role, le but de la modelisation est plus de choisir les composants qui donneront cette impression que de s'attacher a affiner la representation de la realite. L'une des difficultes consiste a concevoir et realiser des interfaces de communication entre la machine et l'usager qui permettent a ce dernier de donner naissance au sens necessaire pour creer l'impression relative de realite
My objective of studying a pedagogical role playing game executed by trainers leads me to three domains. The games, in particular the simulation games, the ethnomethodology and the mathematical models used by computer science. The results issued from the decomposition of a simulation game in several sets are more important than the simple production of a piece of software. The first result consists in a new approach of the description of communication procedures developed by players. By adding to classical approaches such as educational science, philosophy and psychoanalysis, an approach based on anthropology and specifically on ethnomethodology, i think i contribute to enlarging the view on this activity which is in the centre of several works on cognitive mechanisms. I think that i have also showed that computing mechanisms describing in totality the component elements of the complexity of reality don't exist ; nevertheless it is possible to produce software which give players the relative impression that the game includes infinite dimensions. So, in the role paying game domain, the purpose of modelization is more to choose the components which will give these impressions than to try to precise the representation of reality. One of these difficulties consists in conceiving and realising communication interfaces between the computer and the player which allows the player to give the necessary sense in order to create a relative impression of reality

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Dissertations / Theses on the topic 'Modèles en géologie – Simulation par ordinateur'

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