Academic literature on the topic 'Physical Modelisation'

L'etude concerne la prise en compte des variations d'humidite dans la representation du comportement mecanique du bois dans la direction des fibres. On rapelle des notions de base sur le bois, puis on analyse des resultats experimentaux sur le couplage hygromecanique. On propose ensuite des modeles uniaxiaux de la mecanosorption, basee sur l'ultrastructure de la matiere lignocellulosique. L'action de l'eau est modelisee de deux manieres. On prend enfin explicitement en compte la structure tridimensionnelle et l'orientation du reseau microfibrillaire. On propose une interpretation des contraintes internes generees a l'echelle moleculaire par la lignification et le sechage

La technologie sans fil est un catalyseur clé des promesses de l’industrie 4.0 (fabrication intelligente). En tant que telle, la technologie sans fil sera adoptée comme mode de communication principal au sein de l’usine en général et dans les unités de production en particulier. La communication des unités de production en usine a des exigences particulières en matière de latence, de fiabilité, d’échelle et de sécurité qui doivent d’abord être satisfaites par la technologie de communication sans fil utilisée. Le sans fil est considéré comme une forme de communication non idéale dans la mesure où par rapport aux communications câblées, il est considéré comme moins fiable (avec perte) et moins sécurisé. Ces dégradations possibles entraînent un retard et une perte de données dans un système d’automatisation industrielle où le déterminisme, la sécurité et la sûreté sont considérés comme primordiaux. Cette thèse étudie les exigences d’une communication sans fil dans les unités de production et l’applicabilité de la technologie sans fil existante dans ce domaine. Elle présente une modélisation SysML de l’architecture du système et des flux de données. Elle fournit une méthode d’utilisation des bases de données de type graphe pour l’organisation et l’analyse des données de performance collectées à partir d’un environnement de test. Enfin, la thèse décrit une approche utilisant l’apprentissage automatique pour l’évaluation des performances d’un système d’objets connectés dans le domaine de fabrication<br>Wireless technology is a key enabler of the promises of Industry 4.0 (Smart Manufacturing). As such, wireless technology will be adopted as a principal mode of communication within the factory beginning with the factory enterprise and eventually being adopted for use within the factory workcell. Factory workcell communication has particular requirements on latency, reliability, scale, and security that must first be met by the wireless communication technology used. Wireless is considered a non-ideal form of communication in that when compared to its wired counterparts, it is considered less reliable (lossy) and less secure. These possible impairments lead to delay and loss of data in industrial automation system where determinism, security, and safety is considered paramount. This thesis investigates the wireless requirements of the factory workcell and applicability of existing wireless technology, it presents a modeling approach to discovery of architecture and data flows using SysML, it provides a method for the use of graph databases to the organization and analysis of performance data collected from a testbed environment, and finally provides an approach to using machine learning in the evaluation of cyberphysical system performance

Dans cette thèse, la biodégradation et le devenir des matières organiques lentement biodégradables contenues dans les eaux usées ont été étudiés. La thèse s’est particulièrement penchée sur l’étude du processus d’hydrolyse dans la mesure où plusieurs auteurs considèrent qu’il s’agit du processus limitant durant la dégradation des matières considérées. L’analyse des résultats de la littérature en complétés de ceux que nous avons obtenu en laboratoire a permis d’identifier et ainsi souligner les manques par rapport aux mécanismes qui régissent la dégradation des matières organiques lentement biodégradables. Ensuite, nous avons confronté ces résultats expérimentaux (expériences réalisées en batch sur des substrats type « particules décantables ») aux modèles conventionnels du traitement des eaux mais aussi à d’autres modèles moins usuels afin d’évaluer les performances de ces derniers à décrire l’hydrolyse des différents substrats. La difficulté de ces modèles à décrire la diversité des situations rencontrées nous a amené à développer un nouveau modèle qui tient compte des propriétés physiques et géométriques du substrat et qui permettrait d’améliorer la caractérisation du processus d’hydrolyse. Enfin, nous nous sommes intéressés à la distinction d’une biomasse hydrolytique dans la masse cellulaire totale et de déterminer son origine. Il a été clairement démontré que l’hydrolyse des PSS dans les procédés à boues activées était plus impactée par les bactéries indigènes, initialement adsorbées dans le réseau, que par les bactéries exogènes, en provenance d’un inoculum de boue activées<br>In this work, the fate and biodegradation of slowly biodegradable organic matter contained in wastewaters were investigated. The hydrolysis process was particularly targeted as many sources proved that it controls the fate of the considered substrate. First, a synopsis of the literature results related to this topic as well as internal results were investigated especially in terms of respirometric aspects (OUR measurement) in order to identify differences and/or similarities between the experiments and, thus, address gaps in knowledge of the mechanisms that are involved in the hydrolysis of this matter. Then, in the second part of this thesis, experimental data from batch respirometric tests (performed in our laboratory), involving typical slowly biodegradable matter that are found in wastewaters (e.g. Particulate settleable solids, toilet paper…), were confronted to conventional (IAWQ models) and non-conventional models to evaluate the efficiencies of those models to describe the hydrolysis step. In the third part of this thesis, based on hypotheses, a novel conceptual framework was developed in order to enhance the description of the hydrolysis process. The physical properties (density, size, shape) of the components (bacteria and substrate) were taken into account in this model. Finally, in the fourth and last chapter of this thesis, the specific role of each bacterial population involved in the biodegradation of slowly biodegradable organic matter was assessed. It was here clearly evidenced that the hydrolysis of PSS in activated sludge processes appears more influenced by the initially adsorbed bacteria onto the sewage than by the added AS-inoculum concentration

L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer la contribution d'une méthode d'interpolation dynamique pour améliorer la représentation des processus océaniques à petite échelle dans les cartes altimétriques. La résolution actuelle de ces cartes construites par interpolation statistique optimale, est bien adaptée à l'étude de la variabilité mésoéchelle mais ne permet pas d'observer des structures de taille inférieures à 150-200 km, en grande partie à cause de l'échantillonnage spatio-temporel des données. La méthode d'interpolation dynamique est basée sur un modèle de propagation quasi-géostrophique (QG) à une couche et demie, dont le but est de recréer une partie de l'évolution temporelle des petites structures océaniques en utilisant la dynamique locale. Dans cette étude, nous appliquons cette méthode à la Méditerranée occidentale. En premier lieu nous avons évalué la capacité du propagateur QG à représenter la dynamique dans cette région. Nous avons ensuite utilisé ce propagateur pour réaliser l'interpolation dynamique dans un cas idéalisé spatialement, en comparant les champs reconstruits avec un modèle numérique à haute résolution. Les résultats ont montré une amélioration générale par rapport à une interpolation linéaire sur une période de 5-10 jours. La performance de la méthode à montré une disparité spatiale et temporelle, avec une amélioration plus importante pour les régions de forte variabilité et en période hivernale. Nous avons exploité deux pistes de complexification du propagateur afin de mieux modéliser la dynamique de la région, fortement influencée par les forçages atmosphériques locaux intenses, la géométrie du bassin et sa bathymétrie. Dans une seconde étude, nous avons évalué la contribution de cette méthode d'interpolation dynamique pour cartographier les données altimétriques réelles le long des traces. Pour cette étude, les structures de covariance dérivées de l'évolution du modèle QG ont été intégrées dans un schéma d'interpolation optimal. Les cartes dynamiques interpolées résultantes ont été comparées aux cartes altimétriques actuelles. Cette étude, qui participe à la préparation de l'exploitation des futures données haute résolution de la mission SWOT, a démontré l'efficacité d'un modèle relativement simple pour améliorer la résolution des cartes altimétriques. Néanmoins, tous ces résultats ont révèlé la difficulté de paramétrer de façon optimale cette méthode de cartographie pour caractériser la dynamique dans une région qui présente une forte variabilité spatiale et temporelle. Ce travail souligne aussi le besoin de mieux exploiter les différents jeux de mesures indépendantes pour évaluer rigoureusement l'amélioration des petites échelles, qui ont un impact non négligeable sur la dynamique de mésoéchelle, notamment sur les transferts énergétiques au sein de l'océan et sur les interactions physico-biologiques<br>The main objectif of this thesis is to evaluate the contribution of a dynamic interpolation method to improve the representation of small scale ocean processes in altimetric maps. The current resolution of these maps constructed by a statistical optimal interpolation technique, is well adapted to the study of the mesoscale variability but does not allow us to observe structures of sizes smaller than 150-200km, largely due to the spatio-temporal sampling of the data. The dynamic interpolation method is based on a one-and-a-half layer quasi-geostrophic (QG) propagation model, aims to recreate part of the temporal evolution of small oceanic structures using the local dynamics. In this study, we apply this method to the western Mediterranean Sea. First we evaluate the QG propagator's capacity to represent the dynamics in this region. We then use this propagator to perform the dynamic interpolation in a spatially idealized case, comparing the reconstructed fields with a fine-resolution numerical model. The results show a general improvement compared to a linear interpolation over a period of 5-10 days. There is spatial and temporal disparity in the performance of the method, with a greater improvement for the regions of high variability and during the winter period. We explored ways of complexifying the QG propagator to better represent the dynamics of the region, influenced by the strong local atmospheric forcing, the geometry of the bassin and its bathymetry. In a second study, we evaluated the contribution of this dynamical interpolation method for mapping real alongtrack altimetric data. For this study, covariance structures derived from the QG model's evolution are integrated into an optimal interpolation scheme. The resulting dynamical interpolated maps are compared to the current altimetric maps. This study, which participates in the preparation of the exploitation of the future high resolution data of the SWOT mission, demonstrates the effectiveness of a relatively simple model to improve the resolution of the altimetric maps. Nevertheless, all of these results reveal the difficulty to optimally parameterize this mapping method to caracterize the dynamics in a region which presents a strong spatial and temporal variability. This work also highlights the need to better exploit the independant data to rigorously evaluate the improvement at small scales, which have significant impacts on the dynamics of the mesoscale, particularly on energy transfers within the ocean and on physico-biological interactions

Cette these propose une modelisation et une simulation d'un processus metallurgique de mise en forme dans un but de commande. Une description du procede en question est d'abord exposee. Puis nous analysons la commande et nous mettons en evidence l'interet de modeliser le procede. Notre volonte a ete d'etablir un modele physique simplifie : d'une part le modele doit contenir assez de physique pour faire de la prediction, d'autre part le modele doit etre exploitable et sa parametrisation compatible avec les donnees disponibles. Nous avons decompose le processus metallurgique de mise en forme en trois modeles. La conception de ces trois modeles est alors presentee, chaque modele faisant l'objet d'une etude particuliere. Les deux premiers modeles s'appuient essentiellement sur la theorie hydraulique, donc sur la theorie physique du processus, alors que le troisieme est davantage une representation simplifiee. Enfin cette modelisation est veritablement validee a partir de donnees de fabrication, dans un but d'utilisation en temps reel. Un logiciel de simulation a ete cree a partir de ce modele. La modelisation et la simulation ont permis d'obtenir une representation conceptuelle, ainsi qu'une meilleure connaissance du processus metallurgique de mise en forme.

Le stockage des déchets hautement radioactifs est une problématique complexe en raison des exigences élevées en matière de sécurité et de la durée importante du stockage. Une solution envisagée est leur enfouissement dans une couche géologique profonde. La très faible perméabilité et la capacité d'auto-colmatage de l'argile de Boom en font une formation hôte privilégiée. Cette argile est étudiée dans le laboratoire souterrain HADES (High Activity Disposal Experimental Site) situé à Mol (Belgique) depuis 1974. Lors du creusement de galeries, une zone endommagée, dite EDZ (Excavation Damaged Zone), se crée suite à la décompression du terrain. Les propriétés mécaniques, hydrauliques et chimiques de l’argile de Boom y sont localement modifiées. Il est donc important de pouvoir prévoir l’étendue de cette zone et son impact sur la sécurité du stockage. Cette thèse vise à contribuer à une meilleure compréhension de la zone endommagée au travers de modélisations physique et numérique. La faible perméabilité de l’argile de Boom induit un fort couplage hydro-mécanique qui provoque à court terme une modification de la pression interstitielle. Cela a été mis en évidence lors de la réalisation des galeries du laboratoire souterrain HADES. En effet, des piézomètres installés préalablement dans le massif ont mesuré une légère augmentation suivie d’une forte chute de la pression interstitielle à mesure de l’avancement du front du tunnel. D’autre part, une convergence plus importante du massif a été mesurée horizontalement (i.e. parallèlement au litage) et la zone endommagée était également plus étendue horizontalement. Ce comportement pourrait être lié au caractère anisotrope de l’argile de Boom aussi bien mécanique (anisotropie de résistance et de déformabilité) qu’hydraulique. L’anisotropie des contraintes préexistantes dans la formation argileuse peut également avoir une influence. Une partie importante du travail consiste à modéliser physiquement l’excavation d’une galerie à grande profondeur. Il s’agit d’essais sur cylindres creux d’argile de Boom réalisés avec une cellule triaxiale modifiée disponible à la HEIA-FR. Les déformations de l’échantillon sont observées grâce à un micro-tomographe. Des essais seront réalisés sur des échantillons prélevés parallèlement et perpendiculairement au litage afin de simuler le comportement de galeries, respectivement de puits lors de la phase d’excavation. L’influence de l’orientation du litage sera ainsi mise en évidence. Dans un second temps, les essais en laboratoire seront modélisés numériquement. Le modèle constitutif utilisé permettra de prendre en considération aussi bien l’anisotropie de résistance que l’anisotropie de déformabilité de l’argile de Boom. Les résultats seront comparés aux observations expérimentales, et dans la mesure du possible, à une résolution analytique. Finalement, une modélisation numérique d’une partie du laboratoire souterrain sera effectuée et les résultats seront comparés aux mesures in-situ obtenues du projet CLIPEX<br>The disposal of high-level radioactive waste is a complex issue due to the very strict requirements to achieve a long-term security. Their storage in deep geological formation is considered as a highly promising solution. Due to its low permeability and self-sealing capability, Boom Clay is a particularly adequate formation. It has been studied at HADES (High Activity Disposal Experimental Site) underground research laboratory in Mol (Belgium) since 1974. The stress release occurring during the excavation of galleries in Boom Clay induces an Excavation Damaged Zone (EDZ). Mechanical, hydraulic and chemical properties can locally be disturbed. Therefore, it is particularly important to predict the extent of this damaged zone and to determine whether it could have an impact on the safety of a future disposal. This present thesis aims at contributing to the understanding of the Excavation Damaged Zone by using physical and numerical models. The low permeability of Boom Clay formation induces a high hydro- mechanical coupling that leads to a short-term pore water pressure disturbance. This phenomena has been observed during the excavation of the underground laboratory HADES. Piezometers installed in the clay formation indicate a slight increase followed by a significant drop of the pore water pressure as the tunnel front comes closer. Furthermore, a higher convergence was measured horizontally (i.e. parallel to the bedding planes) and the damaged zone was as well larger in the horizontal direction. This could be related to mechanical anisotropy (strength and/or strain) as well as hydraulic anisotropy. The initial anisotropic stress field in the clay formation could also play a role. The major part of the work is dedicated to physical modelling of tunnel excavation in Boom Clay. To achieve this, hollow cylinders are subjected to a rapid decrease of the inner confining pressure in a modified triaxial cell available at HEIA-FR. Straight before and several times after the unloading, the samples are scanned in a high resolution tomograph to retrieve the displacements. To simulate the clay response during the excavation of galleries and shafts, tests will be conducted on samples cored parallel, respectively perpendicular to the bedding planes. This will allow to underline the influence of the orientation of the bedding planes. In a second part of the research, numerical simulations of the laboratory tests will be performed with a focus on the anisotropic behavior of Boom Clay. The constitutive model will take into account the strength anisotropy as well as the strain anisotropy. The numerical results will be compared to experimental observations, and as far as possible to analytical solutions. After validation of the constitutive model on the laboratory results, it is foreseen to model the excavation of galleries of the underground research laboratory HADES and to compare the numerical results to in situ measurements obtained from CLIPEX project (CLay Instrumentation Program for the EXtension of an underground research laboratory)

L'augmentation de l'accumulation de neige simulée en Antarctique de l'Est pour le siècle à venir est une contribution négative à la hausse du niveau moyen des mers. Les modèles climatiques simulant cette augmentation ne possèdent pas de paramétrisation du transport éolien de neige or ce dernier joue un rôle primordial sur l'accumulation d'après les observations. Les modèles climatiques régionaux possédant une paramétrisation du transport éolien permettent d'estimer l'incertitude des modèles climatiques sur la hausse du niveau moyen des mers en ne représentant pas ce processus. Cependant aucune donnée de transport ne permet une validation précise de ces modèles en Antarctique. Dans ce contexte, cette thèse décrit la constitution d'une base de données de transport éolien de neige en Antarctique ainsi qu'une validation d'un modèle climatique régional incluant le transport éolien de neige. Un instrument acoustique, le FlowCapt, a été choisi pour acquérir les données. Une comparaison avec un appareil de mesure optique du transport, le Snow Particle Counter, a été menée dans les Alpes françaises. Cette comparaison a permis de déterminer les limites des deux générations de FlowCapt existantes pour la détection des événements de transport et la quantification du flux de neige. Une base de données de trois années a été acquise en Terre Adélie, Antarctique, pour permettre une comparaison avec un modèle climatique régional. Elle a permis de calculer la hauteur de rugosité et la vitesse de frottement seuil avec leurs incertitudes. Les épisodes de transport éolien de neige et une borne inférieure de la quantité de neige déplacée en un point ont été estimés. Deux comparaisons ont été menées avec le Modèle Atmosphérique Régional, un modèle climatique régional incluant de nombreuses rétroactions du transport sur l'écoulement. Les deux simulations utilisées pour les comparaisons ont été faites sur un petit domaine à fine échelle sur une période d'un mois. Le modèle simule bien les épisodes de transport sauf lorsque de la fonte s'est produite juste avant un épisode ou lorsque les épisodes ont une hauteur maximale de transport inférieure à cinquante centimètres. Le modèle sous-estime les quantités de neige transportée.