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Dissertations / Theses on the topic 'Simulation par différences finies'
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Griffay, Gérard. "Modélisation thermique globale du procédé de cokéfaction. Résolution numérique par différences finies implicites bidimensionnelles." Aix-Marseille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX11145.
Full textAbstract:
Modelistion numerique des transferts thermiques a l'aide d'un schema bidimensionnel implicite, sur un domaine d'etude englobant trois fours adjacents ainsi que deux paires de carreaux de chauffage jumeles. L'equation generale de l'energie en milieu poreux utilisee tient compte des differents modes de transfert rencontres lors de la cokefaction du charbon (conduction, rayonnement, convection, sources internes d'energie, evaporation, recondensation)
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Sesetyan, Karin. "Charactérisation du spectre de réponse en champ proche d'une faille par simulation des mouvements forts du sol." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112320.
Full text
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Schamper, Cyril. "Etude par simulation du suivi d'un réservoir en production par méthodes ElectroMagnétiques." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066608.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse, en partenariat entre l'UPMC et CGGVeritas, consiste en l'étude de faisabilité théorique du suivi CSEM du déplacement latéral de l’interface huile/eau au sein d’un réservoir terrestre avec un dispositif permettant d'obtenir l'information sur la répartition des fluides sur une grande surface. Après un état des lieux des méthodes géophysiques appliquées au suivi de réservoir d'hydrocarbures, une présentation de la théorie sur les algorithmes de simulation est donnée (Méthode des Moments et différences finies). Le développement est plus approfondi pour la Méthode des Moments. Le dispositif qui a montré la meilleure sensibilité consiste en un dipôle source vertical enterré à mi-profondeur entre le réservoir et la surface, et des récepteurs horizontaux de champ électrique posés à la surface. Le niveau du signal 4D, i. E. La différence de champ mesuré à deux instants différents, reste légèrement au dessus du bruit ambiant que l'on peut éliminer par sommation. L’inversion 4D a montré la possibilité d'interpréter les données synthétiques CSEM en utilisant une seule position de source et une grille de récepteurs posés à la surface. Les images tirées de ces essais d'inversion font bien ressortir l'interface huile/eau. La non prise en compte d'une couche fine d'une dizaine de mètres, avec un fort contraste de résistivité par rapport à l'encaissant, est pratiquement sans effet sur le signal mesuré directement à la surface, mais réduit la résolution de la frontière huile-eau lors de l'inversion 4D. Une bonne connaissance de la distribution de conductivité électrique de l'ensemble du terrain environnant reste donc nécessaire à l'inversion de données CSEM 4DLow frequency electromagnetic methods from a controlled source (CSEM : Controlled Cource ElectroMagnetic) have been applied for a little more than a decade in oil exploration. As a complement to seismic methods, they permit lowering of the risk of «dry holes», since they are more sensitive to the nature of the uid contained in rock. Because of the numerous successes encountered, and experience acquired, petroleum companies foresee extending application of CSEM to the monitoring of reservoirs under production. The principal problems are monitoring the oil-water interface to avoid loss of production due to invasion by water, and to estimate the e_ciency of improved techniques on the recovery rate for production (EOR : Enhanced Oil Recovery). The interface of oil and water is subject to an essentially lateral displacement due of low thickness of hydrocarbon reservoirs having an area that exceeds several square kilometres. The work of this thesis, done in partnership between UPMC and CGG Veritas, consists of the theoretical feasibility of monitoring CSEM for the lateral displacement of oil-water interface with a n apparatus that permits obtaining information on the distribution of uids for a large surface reservoir. We are particularly interested in the land milieu. After an examination of the status of applied geophysical methods on the monitoring for hydrocarbon reservoirs, a presentation of the theory of simulation algorithms is made. For this thesis, two codes have been developed, parallelized and used on parallel machines for which the calculation grid is European, EGEE. The _rst uses the semi-analytic Method of Moments for the frequency domain, and by extension, for the time domain. The second is based on _nite di_erence for the time domain. The development is more concentrated on the Method of Moments (code : EM MOM). The EM MOM code was able to be tested during a cooperative mission with CIPR (Center for Integrated Petroleum Research) at the University of Bergen, Norway. The code permitted doing a sensitivity analysis in the frequency domain to identify device geometries better adapted to the monitoring of a hydrocarbon reservoir (depth of 1000 meters). The apparatus that yields the greatest sensitivity consists of a vertical dipole source buried at mid depth between the top of the reservoir and the ground surface, and of horizontal receptors for electrical _eld set on the ground surface. The level of 4D signal, i. E. , the di_erence of measured _eld at two di_erent instants («time lapse») remains at a level slightly over the ambient noise, which can largely be eliminated by summation (vertical stacking). A series of measures of ambient noise done by CGGVeritas, presented in the _rst part of this thesis, establishes this observation. A 4D inversion algorithm has demonstrated the possibility of interpreting the synthetic CSEM data by using a single position of source, and an array of receivers positioned on the surface. The images drawn from the inversion trials show the oil-water interface very well. The neglect of a narrow layer of a dozen meters having a strong contrast in conductivity with the terrain environment, is practically annulled for the signal measured at the surface, but reduces the resolution of the oil-water boundary in 4D inversion. A high level of knowledge of the distribution of electrical conductivity for the entire terrain environment is therefore necessary for the inversion of 4D CSEM data. Iv
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Cremoux, Guillaume de. "Caractérisation et optimisation de technologies BICMOS par simulations bidimensionnelles de dispositifs complexes." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-385.pdf.
Full textAbstract:
Depuis les annees 1990, les besoins requis en simulation de dispositifs se sont accrus, en raison de l'integration monolithique de composants plus complexes requerant d'avantage d'optimisations. Dans le cadre de cette these, ces besoins concernent d'une part la coexistence electrique sur le meme substrat de composants micropuissance et moyenne puissance, et d'autre part la caracterisation de portes bipolaires complexes. Le travail presente synthetise et enrichit les travaux d'analyse numerique realises a l'iemn/isen pour la simulation bidimensionnelle de dispositifs electriques. A partir des equations de transport dans le silicium, une methode de calcul aux differences resolution numerique. La premiere application concerne une technologie bicmos de philips integrant des interrupteurs vdmos pour le pilotage de moteurs. Les decharges inductives dans ces transistors vdmos impliquent des phenomenes de propagation de porteurs minoritaires dans le substrat, entrainant des perturbations affectant les circuits logiques sur le meme substrat. La simulation bidimensionnelle de tels dispositifs permet de proposer des methodes de protection et de dimensionner leurs efficacites par rapport aux structures equivalentes d'origine. Une seconde technologie bicmos haute frequence de philips a ete etudiee, moyennant des modifications du procede de fabrication, pour la realisation de composants bipolaires 12l. La caracterisation de tels transistors par simulations bidimensionnelles permet l'optimisation electrique en fonction des modifications de procedes ou des variations de layout.
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Smaoui, Hassan. "Modélisation numérique tridimensionnelle de l'hydrodynamique et des transports sédimentaires en Manche orientale et dans le sud de la Mer du Nord." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-428.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la mise au point d'un modelé numérique tridimensionnel aux différences finies en zone côtière a forte marée soumise à des apports fluviatiles. D'un point de vue fondamental, nos travaux ont consisté dans un premier temps à améliorer le schéma de fermeture de la turbulence en introduisant une équation de transport de l'énergie cinétique turbulente. Dans un second temps, nous avons intègre le transport des particules sédimentaires de tailles diverses en résolvant un jeu d'équations d'advection-dispersion et en introduisant une para métrisation des processus hydro-sédimentaires a l'interface eau-sédiment. Sur un plan pratique, le code de calcul élabore a été applique à la zone côtière de la manche orientale et du sud de la mer du nord. Les résultats ont été compares a diverses mesures disponibles. Sur le plan numérique, le filtrage des parasites numériques a été amélioré. D'autre part, le code actuel étant affecte par les effets de diffusion numérique lies au schéma upwind, divers schémas localement d'ordre deux de type limiteur de pente ont été testes sur des cas schématiques bidimensionnels.
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Lardin, Patrick. "Le diagramme Voronoï généralisé comme support à la simulation des écoulements d'eau souterraine par différences finies intégrées." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape9/PQDD_0017/MQ49033.pdf.
Full text
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Fousse, Allan. "Modélisation à base topologique de couches géologiques : application à la simulation de propagation d'ondes par des différences finies." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2261.
Full textAbstract:
La simulation de propagation d'ondes dans des couches geologiques pouvant presenter une topographie de surface et des interfaces courbes, passe par la modelisation du milieu et de son maillage. Il est necessaire de fournir au code numerique devant assurer la propagation d'ondes, un tableau tridimensionnel ou sont indexees les references de chaque point ainsi que la nature du milieu auquel il appartient. Ainsi, la methode des differences finies necessite la connaissance des valeurs caracteristiques et calculees du sol sur un reseau structure uniforme, c'est-a-dire cartesien. Grace aux nouveaux developpements sur cette methode, ce reseau peut etre envisage deforme pour suivre les differentes interfaces. On travaille alors dans un espace de calcul obtenu par un changement de coordonnees pour passer d'un systeme cartesien a des coordonnees curvilignes. L'avantage majeur de cette complication du calcul reside dans l'elimination des diffractions parasites sur les interfaces courbes modelisees en marches d'escalier sur un maillage cartesien. De plus, la prise en compte d'une topographie de surface n'est facilement accessible que dans un systeme de coordonnees generalisees. Nous proposons un ensemble de methode et d'outils pour simuler la propagations d'ondes dans un milieu tridimensionnel complexe. Plus particulierement nous traitons les trois phases prealables a la simulation : la modelisation 2-d ou 3-d du domaine ou doit s'effectuer la propagation. Pour ceci, il s'agit d'utiliser les fonctionnalites generiques du logiciel de modelisation geometrique topofil, base sur les cartes generalisees, et aussi de nouvelles operations repondant aux besoins specifiques de cette application. - la generation d'un maillage hexaedrique regulier,
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Andriamanampisoa, Lala Bakonirina. "Simulation de la diffraction par des réseaux lamellaires 1D par la méthode modale en différences finies et la méthode des moments en coordonnées paramétriques." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653380.
Full textAbstract:
Ce manuscrit est consacré à l'amélioration des deux méthodes numériques : MMDF et Méthode des Moments avec la technique de la RSA. Dans un premier temps, on présente les outils théoriques sur l'étude du problème de la diffraction par des réseaux lamellaires, éclairée sous incidence classique et les outils de simulation pour résoudre les équations de Maxwell. On choisit comme fonctions de base et de test, les fonctions triangles. On introduit par la suite, la technique de la RSA afin d'améliorer la vitesse de convergence de calcul. Les résultats obtenus sont comparés à ceux de la méthode MMFE et la méthode MMDF de "Lalanne et al". Une étude numérique de la stabilité et de la convergence de la méthode est effectuée. Enfin, on présente une extension de la Méthode des Moments basée sur l'hypothèse de Galerkin au cas de l'incidence conique. Le détail de la résolution des équations Maxwell est décrit. L'application numérique est traitée dans le cas du réseau diélectrique pour mettre au point les influences de l'état de la polarisation et les paramètres physiques.
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El, Hachemi Mohamed. "Analyse de discontinuités de transitions hyperfréquences par une méthode de différences fines temps-fréquences." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/El_Hachemi.Mohamed.SMZ9855.pdf.
Full textAbstract:
La simulation, des phénomènes lies aux problèmes de propagation électromagnétique, par la méthode des différences finies domaine temps (DFDT) est un outil récent dont l'efficacité a été démontré dans des cas typiques. Cette méthode, initialement proposé par Yee, pour étudier les problèmes de diffusion électromagnétique et ensuite les questions de rayonnement, est étendue, dans ce mémoire, à l'étude des discontinuités en introduisant des conditions aux limites originales. Dans un but de transparence, ce mémoire est organisé en trois parties. La première est consacrée aux rappels théoriques sur la propagation guidée et les problèmes de discontinuités associés. La deuxième partie est consacrée aux formulations du rayonnement du dipôle, demi-longueur d'onde gainé, en présence des discontinuités diélectriques dans la gaine protectrice ; les grosses difficultés de résolution analytique rigoureuse de ces problèmes sont exposées. La troisième partie est relative à l'utilisation de la méthode DFDT, en un premier temps elle a été validée par l'étude du rayonnement du dipôle, demi-longueur d'onde simple ; ensuite des données étendues nouvelles relatives à l'effet de renforcement par les fenêtres diélectriques du brin rayonnant sont fournies. Ensuite les phénomènes liés à l'excitation en mode rectangulaire du guide par une excitation coaxiale ont été simulés, enfin en bon accord avec des observation d'autre auteurs. Une étude numérique de la correction optimale par iris a été ensuite menée à termeThe simulation, of phenomena related to the electromagnetic propagation, by the finites differences time domain method allows to exhibit clearly the properties of the studied system. This method, initially proposed by Yee, in order to study the problems of electromagnetic diffusion and further used for analyzing emission, is extended in this thesis to the study of the discontinuity by introducing original boundary conditions. For the sake of consistency, this memory is organized in three parts. The first part is consecrated to the theoretical recalls on the guided propagation and to the associated discontinuity problems. The second part is related to the radiation of the half wavelength sheathed dipole; in the presence of dielectrics discontinuity within the insulating layer, the analytical rigorous resolution of such problems become very heavy. The third part related to the implementation of the DFDT method, it is validated by the expression of the simple half wavelength dipole radiation, extended results related to the effect of the near field enhancement by the dielectrics windows are given. Finally sorne phenomenons due to the excitation of the rectangular mode of a guide by a coaxial excitation are computed; finaly a numerical survey of the optimal correction by an iris is led to term
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Capuano, Marion. "Simulations numériques d'écoulements diphasiques compressibles, visqueux et conductifs à l'aide de schémas aux différences finies d'ordre élevé." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC016/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur le simulation d’écoulements diphasiques compressibles, visqueux et conductifs, à l’aide de schémas numériques aux différences finies centrées d’ordre élevé. Pour cela, les équation utilisées sont les équations de Navier-Stokes complétées de deux équations d’advection décrivant l’interface et d’une équation permettant d’estimer la température au sein d’un liquide et d’un gaz. Elles sont résolues à l’aide de méthodes numériques conservatives précédemment développées pour l’aéroacoustique, adaptées dans la présente étude à la simulation d’écoulements diphasiques. Les choix des équations et des méthodes numériques sont validés à l’aide de divers cas test monodimensionnels proposés dans la littérature. Les résultats obtenus sont en accord avec les solutions analytiques ou de référence. Deux écoulements 2D composés de deux gaz sont ensuite considérés. Le premier cas concerne l’instabilité de Richtmyer-Meshkov qui se développe à l’interface entre de l’air et du SF6. Le second cas porte sur une bulle cylindrique remplie d’hélium ou de R22 impactée par une onde de choc plane se propageant dans l’air. Pour ces deux écoulements, une étude de convergence de maillage est effectuée et les solutions numériques sont comparables aux données expérimentales de la littérature. L’influence du nombre de Reynolds sur la déformation de l’interface de la bulle d’hélium est également montrée. Enfin, l’implosion d’une bulle d’air dans l’eau est étudiée. Dans un premier temps, l’implosion sphérique de la bulle suite à son interaction avec une onde de pression convergente est simulée. Les résultats sont en bon accord avec les solutions prédites par le modèle de Rayleigh-Plesset. L’influence de l’épaisseur initiale de l’interface et de la conductivité thermique est montrée. Dans un second temps, l’implosion non sphérique d’une bulle proche d’un mur et impactée par une onde de choc plane est considérée. La pression imposée sur le mur et la température au sein de l’écoulement sont quantifiées. Enfin, une étude de l’effet de la distance initiale entre le mur et la bulle sur l’implosion est menéeThis PhD work concerns the simulation of compressible, viscous and conductive two-phase flows, using high-order centered finite-difference schemes. The equations governing two-phase flows are the Navier-Stokes equations in conjunction with two advection equations governing the interface and one equation allowing to estimate the temperature within a liquid and a gas. These are solved using conservative numerical methods which are validated from the resolution of various 1D test cases taken from the literature. The results obtained are in good agreement with the analytical or reference solutions. Then, two 2-D flows composed of two gases are considered. The first case concerns the Richtmyer-Meshkov instability developping at the interface between air and SF6. The second case deals with a cylindrical bubble filled with helium or R22 which is hit by a plane shock wave travelling through air. For these two flows, a grid convergence study is conducted and the numerical solutions compare well with the experimental data of the literature. The effect of the Reynolds number on the deformation of the bubble interface is also shown. Finally, the collpase of an air bubble in water is studied. Firstly, the spherical collapse of the bubble due to its interaction with a spherical converging shock wave is simulated. The results are in good agreement with the solutions predicted by the Rayleigh-Plesset model. The effect of the initial interface thickness and the thermal conductivity on the collapse is investigated. Secondly, the non-spherical collapse of a bubble near a wall impacted by a plane shock wave is considered. The pressure imposed on the wall and the temperature within the flow are quantified. Finally, the influence of the initial stand-off distance between the wall and the bubble is examined
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Fafin, Alexandre. "Modélisation numérique de l’interaction onde-matière dans des matériaux nanostructurés à base de terres rares ou de nanoparticules métalliques pour la photonique ou la plasmonique." Caen, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01097835.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est basé sur la modélisation de l'interaction onde-matière dans des matériaux nanostructurés par la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) associée à des équations différentielles auxiliaires (ADE). Le code de calcul développé a été appliqué à deux domaines: la photonique avec l'étude de guides d'onde co-dopés avec des nanograins de silicium et des ions de terres rares et la plasmonique avec l'étude de nanoparticules d'or. Des guides d'ondes co-dopés avec des nanograins de silicium et des ions de terres rares, pouvant être soit des ions erbium ou des ions néodyme, ont été étudiés numériquement. Pour cela un nouvel algorithme basé sur la méthode ADE-FDTD a été développé. Cela a permis de caractériser, en fonction de la terre rare, la propagation de la pompe et du signal dans le guide ainsi que le gain brute pouvant être atteint. Il a été montré notamment que le gain potentiel atteignable d'un guide d'onde dopé avec des ions néodymes est supérieur d'un ordre de grandeur par rapport à celui d'un guide d'onde dopé avec des ions erbiums. Des nanoparticules d'or individuelles ont été étudiées numériquement et les résultats ont été comparés à des mesures faites par spectroscopie de pertes d'énergies (EELS). Les énergies de résonance trouvée par les deux approches pour différentes formes de particules se sont révélées être en très bon accord. De plus, la relation de dispersion d'un nanofil trouvée par mesure EELS et ADE-FDTD a pu être vérifiée par un modèle analytique. Enfin des réseaux de nanoparticules d'or ont été modélisé dans le but d'obtenir une résonance de type FanoThis thesis is based on the modeling of wave-matter interaction in nanostructured materials by the finite-difference time-domain (FDTD) associated with auxiliary differential equations (ADE). The developed numerical method was applied to two areas: (i) the study of waveguides co-doped with silicon nanograins and rare earth ions (photonics) and (ii) the study of optical properties of gold nanoparticles (plamonics). Waveguides co-doped with silicon nanograins and rare earth ions, which can be either erbium or neodymium ions were investigated numerically by means of a new algorithm based on the ADE-FDTD method. This allows us to characterize, for two rare earth, the propagation of the pump and the signal inside the waveguide as well as the achievable gross gain can be achieved. It has been shown that the reachable potential gross gain of a waveguide doped with neodymium ions is greater by one order of magnitude to the one of a waveguide doped with erbium ions. Individual structured gold nanoparticles have been studied numerically and the results were compared with measurements made by energy loss spectroscopy (EELS) mapping. The resonance energies found by the two approaches for different types of particles were found to be in very good agreement. Moreover, the dispersion relation of modes of nanowire found by EELS and ADE-FDTD has been confirmed by an analytical model. Finally array of gold nanoparticles have been modeled in order to obtain a Fano resonance
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Fréret, Lucie Viviane Françoise. "Méthodes particulaires en vue de la simulation numérique pour la plasturgie." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2007. http://www.theses.fr/2007ECAP1058.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le contexte de simulation de procédés d'injection de thermoplastiques. L'objectif est de pouvoir simuler numériquement des écoulements de fluides à frontière libre avec possiblité de changement de phase. Plus précisement, nous nous sommes intéressés à des écoulements bidimensionnels incompressibles visqueux à l'aide de méthodes particulaires. L'inconsistance des formules discrètes des opérateurs aux dérivées partielles de la méthode MPS (Moving Particle Semi-implicit) est démontrée. En utilisant des techniques d'approximation sans maillages consistantes, proches des formulations MLS (Moving Least Square), on propose alors une méthode particulaire originale qui discrétise les équations de Navier-Stokes incompressible en formulation purement Lagrangienne. Pour la semi-discrétisation en temps, on utilise une méthode de projection standard. La méthode à pas fractionnaire résultante est constituée de trois étapes: une étape de prédiction du champ de vitesses et des positions des particules, une étape de corrections des positions des particules et une étape de correction du champ de vitesses. Une telle discrétisation conserve la répartition quasi-uniforme des particules et ne nécessite pas de génération ou destruction artificielle de particules. Un traitement numérique originale de la surface libre et du calcul de la tension de surface est proposé. Des résutats numériques comparés à ceux d'expériences sont présentés, montrant ainsi la capacité de la méthode à calculer des écoulements à frontière libre dans un cas mono-fluide. Dans une seconde partie, on présente une extension de notre méthode au cas bifluide en utilisant un modèle de mélange. Plusieurs résultats d'instabilités de Rayleigh-Taylor sont comparés à ceux obtenus par d'autres méthodes. En raison des limitations que présente un tel modèle, on s'intéresse alors à un modèle bifluide où chaque fluide est calculé. Ce dernier nécessite préalablement la discrétisation de l'opérateur à coefficients non constants div( a grad). Pour cela, on utilise une représentation intégrale et une formule de quadrature par points de Gauss. Le modèle numérique est une adaptation de la méthode à pas fractionnaire à trois étapes discutée dans la partie mono-fluide. Des résultats numériques très précis montrent la pertinence de l'approcheThe framework of this thesis is the simulation of injection processes of thermoplastic materials. The aim is to simulate numerically fluid flows with free boundaries where transition of phase can occur. More precisely, in this work, we have considered bidimensionnal incompressible viscous flows with Lagrangian meshless methods. The lack of consistency of discetrized partial derivatives operator for the MPS method (Moving Particle Semi-implicit) is shown. By using approximated consistent meshless techniques close to MLS approximation (Moving Least Square), we then propose an original Lagrangian meshless method which discretize incompressible Navier-Stokes equations in a purely Lagrangian formulation. Concerning the semi-discretization in time, we use the classical projection method. The resultant fractionnal step method consists in three stages: a prediction step of position and velocity field, a correction step of position particles and a correction step of velocities field. Such a discretization keeps the particle repartition regular and do not need to create or destroy particles. An original numerical treatment to track or capture free surfaces and computation of surface tension force are proposed. We compare numerical results to experiments showing the capability of our method to calculate mono-fluid free surface flows. In a second part, we present a bi-fluid extension using a melt model. The Rayleigh-Taylor results are compared to these obtained by other methods. Because of the limitations of such model, we focus on a bifluid model where each fluid is calculated. This model needs first the non-constant coefficient operator div( a grad) to be discretized. We the use an integral representation ans a quadrature formulae with Gauss's points. The numerical model obtained is a previously three step method adaptation. Precise numerical results show the significance of the approach
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Sladkov, Andrey. "Numerical modeling of magnetic reconnection in laser-induced high energy density plasmas." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS376.
Full textAbstract:
Cette thèse est une étude numérique de la reconnexion magnétique dans les plasmas sans collision à l’aide d’un code cinétique. On peut étudier le processus de reconnexion magnétique lors d'expérience pour lesquels le plasma est créé par interaction d’un laser de puissance sur une cible solide. Durant cette thèse, nous avons inclus dans le code HECKLE les éléments permettant de rendre ces simulations plus réalistes pour les conditions lasers: les effets du tenseur complet des électrons ainsi que l’expansion super-Alfvénique du plasma. Nous avons ainsi mis en évidence le rôle du tenseur de pression pour réduire l’efficacité de la reconnexion, ainsi que les effets de température du plasma la rendant plus impulsionnelleThis thesis is a numerical study of the magnetic reconnection in collisionless plasmas using a kinetic code. We can study the magnetic reconnection process during experiments for which the plasma is created by interaction of a power laser on a solid target. During this thesis, we included in the HECKLE code the elements allowing to make these simulations more realistic for the laser conditions: the effects of the electron six-component pressure tensor as well as the super-Alfvénic expansion of the plasma. We have thus highlighted the role of the pressure tensor to reduce the efficiency of the reconnection, as well as the plasma temperature effects making it more impulsive
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Saison-Francioso, Ophélie. "Étude théorique et modélisation par la méthode FDTD de nanostructures plasmoniques : application à la conception de biocapteurs." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10189/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est une contribution à l’étude des propriétés optiques de structures plasmoniques composées de nanoparticules métalliques. Il s’appuie sur diverses simulations numériques réalisées à l’aide de la méthode des différences finies dans le domaine temporel ou FDTD (Finite-Difference Time-Domain). La première partie de ce travail concerne l’étude d’un réseau périodique de nanofils d’or, de section droite rectangulaire, situé au sein d’un environnement diélectrique multi-couches. L’influence des paramètres géométriques des nanofils, de la période du réseau et de l’épaisseur de diélectrique recouvrant les nanofils sur la position spectrale de la résonance plasmonique a été explorée. Cette étude a démontré que la longueur d’onde de résonance oscille quand l’épaisseur du diélectrique recouvrant les nanofils varie. Un modèle analytique simple a été développé afin de mieux appréhender l’origine de ces oscillations. L’influence des indices de réfraction de la matrice diélectrique sur les paramètres de l’oscillation a également été analysée. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à la détermination et à l’étude de facteurs contrôlant la sensibilité des capteurs à résonance de plasmons de surface localisés. Différentes formes de nanoparticules et différents types de nanofils ont été analysés. De plus, trois grands thèmes ont été abordés :- l’influence sur la sensibilité du substrat sur lequel sont déposées les nanoparticules,- l’influence sur la sensibilité du matériau recouvrant les nanoparticules et,- l’origine du lien existant entre la longueur d’onde de résonance plasmonique et la sensibilité des nanoparticules à un changement d’indice de réfractionThis thesis is a contribution to the optical properties study of plasmonic structures composed by metallic nanoparticles. This study is based on numerical simulation results obtained by the Finite-Difference Time-Domain method (FDTD).The first part of this work is related to the analysis of gold nanowires periodic arrays, which section is rectangular, placed in a multi-layered dielectric environment. The influence of the nanowires geometrical parameters, of the array period and of the dielectric thickness covering the nanowires on the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) spectral position has been explored. This study especially demonstrated that the resonance wavelength oscillates when the dielectric thickness covering the nanowires is varying. A simple analytical model has been developed in order to better understand the oscillations origin. The influence of the refractive indexes of the dielectric matrix on the oscillation parameters has been analyzed too.The second part of this work concerns the determination and the study of factors controlling LSPR sensors sensitivity. Different shapes of nanoparticles and different kinds of nanowires have been considered. Moreover, three wide topics have been approached in this part:- the influence of the nanoparticles substrate on the sensitivity,- the influence of the material covering the nanoparticles on the sensitivity and,- the origin of the relationship between the LSPR wavelentgh and the refractive index sensitivity of the nanoparticles
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Benoit, Jaume. "Identification de sources temporelles pour les simulations numériques des équations de Maxwell." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2012. http://www.theses.fr/2012CLF22314.
Full textAbstract:
Les travaux effectués durant cette thèse s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre l’équipe CEM de l’Institut Pascal et l’équipe EDPAN du Laboratoire de Mathématiques de l’Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand. Nous présentons ici une étude qui, partant de l’analyse du processus de Retournement Temporel en électromagnétisme, a débouché sur le développement d’une méthode originale baptisée Linear Combination of Configuration Fields (LCCF) ou, en français, Combinaison Linéaire de Configurations de Champs. Après avoir introduit l’ensemble des outils et méthodes utilisés dans ces travaux, ce mémoire détaille le processus de Retournement Temporel de base ainsi qu’un ajout apporté à celui-ci. Par la suite, la méthode LCCF s’étant révélée applicable à plusieurs problèmes d’identification de sources en électromagnétisme, nous nous consacrons à la présentation détaillée des différentes variantes de celle-ci et nous illustrons son utilisation sur de nombreux exemples numériquesThis Ph.D thesis is the result of a collaboration between the CEM team of Pascal Institute and the EDPAN team of the Laboratory of Mathematics of the Blaise Pascal University in Clermont-Ferrand. We present here a study based on Time Reversal process in Electromagnetics. This work led to the development of a novel method called Linear Combination of Configuration Field (LCCF). This thesis first introduces the tools and the numerical methods used during this work. Then, we describe the Time Reversal process and a possible improvement to the basic technic. Afterwards, several possible applications of the LCCF method to electromagnetic source identification problems are detailed and we illustrate each of it on various numerical examples
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Srikunwong, Chainarong. "Modélisation du procédé de soudage par points." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00151464.
Full textAbstract:
Parmi les procédés de soudage, la simulation numérique du soudage par résistance électrique par points offre l'avantage d'un calcul direct des sources de chaleur par couplage électro-thermique. En revanche, les données nécessaires pour décrire les contacts sont rares et difficiles à mesurer. Comme pour les autres procédésde soudage, la difficulté principale en simulation numérique est la disponibilité de données d'entrée à toutes températures depuis l'ambiante jusqu'au-delà de la fusion. Le couplage des premiers modèles électrothermiques avec des modèles mécaniques permet un bon accord entre expérience et simulation. Une fois qu'un modèle a été validé selon tous les domaines physiques concernés, des résultats comme les cycles thermiques, la taille de soudure ou les contraintes, déformations et état métallurgique résiduels peuvent être utilisés pour mieux comprendre le procédé, pour le piloter ou pour modéliser le comportement des soudures.
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Noual, Adnane. "Modélisation des structures nano-plasmoniques et photoniques : applications aux phénomènes de filtrage et à la conception de capteurs bioplasmoniques." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10081/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la modélisation et simulation avec la méthode des différences finies (FDTD) de structures plasmonique et photoniques à l’échelle submicronique. Dans une première partie, nous avons modélisé la propagation des ondes électromagnétiques à travers des nano-guides diélectriques (air ou SiO2), pris en sandwich entre deux plaques métalliques (de type Metal-Isolant-Metal). L’excitation des plasmons-polaritons aux interfaces permet le guidage d’ondes lumineuses à une échelle sub-longueur d’onde. Nous avons étudié les propriétés de guidage dans le domaine du visible et de l’infrarouge proche, notamment le couplage du guide avec des nano-résonateurs en vue d’explorer des fonctionnalités telles que le filtrage sélectif ou par réjection ainsi que des dispositifs de démultiplexage. Ces mêmes propriétés ont été étudiées dans une structure photonique submicronique constituée de guides d’ondes d’InP entouré d’air, couplé à un ensemble de cavités. Ces nano et microstructures constituent les briques de base pour la conception de nouveaux circuits intégrés tout-optique. Dans une seconde partie de la thèse, on s’est intéressé à la modélisation de l’interaction des ondes électromagnétiques avec des nanoparticules d’or déposées sur un substrat de SiO2, et recouvertes d’une couche d’un matériau diélectrique. Ce type de structures est prometteur pour réaliser des nano-capteurs bioplasmoniques en vue de caractériser des produits biologiques déposés en faible quantité sur la surface du diélectrique. Nous avons montré que la fréquence de la réponse plasmonique des particules présente une variation oscillatoire périodique en fonction l’épaisseur du diélectrique, avec une amplitude des oscillations qui peut atteindre quelques dizaines de nanomètres. Nous avons étudié ce phénomène en fonction des paramètres géométriques des nanoparticules d’or et de l’indice du diélectrique qui les recouvrent. L’objectif est de comprendre comment ces paramètres influencent la gamme de fréquence plasmonique ainsi que la sensibilité du détecteur. Ce travail théorique a été confronté aux résultats expérimentaux réalisés par l’équipe Bio-Interfaces de L’IRI (Institut de recherche interdisciplinaire, Lille 1)This work concerns the modeling and simulation by the finite difference method (FDTD) of plasmonic and photonic structures at the submicron scale. In the first part of the thesis we studied the propagation of electromagnetic-waves through two different dielectric nanoscale waveguides (made out of air and SiO2), sandwiched between two metallic plates (Metal-insulator-Metal). The excitation of surface plasmon-polariton at the interfaces of such waveguides enables light waveguiding at the subwavelength domain. We did study the waveguiding properties in the visible and near infrared ranges of frequency. Coupling of the main waveguide with a nano-resonatorwas investigated to achieve optical operations as filtering (in rejection and selection) and demultiplexing. These same optical functionalities were studied in a submicron photonic structure which is constituted by waveguides of InP surrounded by air, coupled to several cavities. Such nano and microstructures are essential for the design of new all-optical integrated circuits. The second part of the thesis concerns modeling of electromagnetic-waves interaction with metallic (gold) nanoparticles deposited on a glass substrate (SiO2) and covered with a dielectric layer. These structures are promising for the conception of plasmonic nanosensors, which would be used to characterize small amount of biological molecules deposited on the dielectric layer surface. We have shown that the frequency of the plasmonic resonance of metallic particles exhibits an oscillatory variation with the thickness of the layer, with an amplitude reaching tens of nanometers. One investigated this phenomenon according to geometrical parameters of the gold particles and the refractive index of the dielectric layer covering the particles. The aim of such study is to understand how the physical and geometrical parameters influence the frequency range of the plasmonic resonance of the particles and the sensitivity of the nanosensor. This theoretical work was confronted with experimental results realized by Bio-interfaces team of IRI (Interdisciplinary institute of research, University of Lille 1)
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Tanter, Mickaël. "Application du retournement temporel à l'hyperthermie ultrasonore du cerveau." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 1999. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00650031.
Full text
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Gueye, Abdoulaye. "Modélisation et simulations numériques des écoulements et instabilités thermiques de fluides non-Newtonien en milieu poreux." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10154/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse sur les milieux poreux est axé sur deux parties. La première concerne l'étude numérique de l'écoulement d'un fluide Newtonien ou non-Newtonien au sein d'un système fluide/poreux. L'approche à un seul domaine qui consiste à écrire l'équation de Navier-Stokes incluant le terme de Darcy-Brinkman-Forchheimer est adoptée dans cette étude. La relation entre le gradient de pression et la vitesse débitante linéaire dans le cas de Darcy où le fluide est Newtonien, est obtenue. Cette relation est étendue dans le cas non-Darcy où le fluide est non Newtonien. L'influence des nombres de Darcy et de Forchheimer sur la structure de l'écoulement est montrée. Dans la seconde partie, une étude de stabilité linéaire et numérique de la convection naturelle de fluides viscoélastiques saturant une couche poreuse horizontale chauffée par un flux constant est réalisée. Une étude d'instabilité primaire et secondaire nous a permis de montrer que pour un fluide Newtonien, la convection monocellulaire perd sa stabilité au profit des rouleaux longitudinaux. Dans le cas des fluides viscoélastiques, on trouve que l'élasticité du fluide induit la sélection des rouleaux transversaux propagatifs. Une solution numérique basée sur un schéma aux différences finies est venue conforter ces résultats analytiquesThe present thesis on porous media concentrates in two parts. The first concerns the numerical study of the flow of a Newtonian or a non-Newtonian fluid within a fluid/porous system. The approach of a single domain, which consists of/in writing the Navier-Stokes equation including the Darcy-Brinkham-Forchheimer term, is chosen in this study. The linear relation between the pressure gradient and the bulk velocity in the Darcy case, for which the fluid is Newtonian, is obtained. This relation is extended to the non-Darcy case, for which the fluid is non-Newtonian. The influence of Darcy and Forchheimer numbers on the structure of the flow is presented. In the second part, linear stability and numerical analysis of the natural convection of viscoelastic fluids saturating a horizontal porous layer heated by a constant flux is performed. A primary and secondary instability study allowed to show that, for a Newtonian fluid, the unicellular convection loses its stability to the benefit of longitudinal rolls. In the case of viscoelastic fluids, the elasticity of the fluid leads to the selection of propagation transverse rolls. A numerical solution based on a finite difference scheme has reinforced these analytical results
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Gazave, Julien. "Contribution à la mise en œuvre de moyens de simulation numérique pour l’étude de la vulnérabilité des systèmes électriques soumis à l’environnement radiatif et électromagnétique du Laser Mégajoule." Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/26195fe5-1740-4532-a7b9-e1658e3c2248/blobholder:0/2007LIMO4045.pdf.
Full textAbstract:
Les expériences de fusion par confinement inertiel qui seront réalisées dans l’enceinte de la chambre d’expériences du Laser Mégajoule (LMJ) engendreront une ambiance radiative et électromagnétique à laquelle seront sensibles tous les équipements électriques situés à proximité. La première partie du travail a été de mettre en oeuvre une démarche de simulation numérique permettant d’évaluer l’intensité des signaux parasites qui seront induits dans les câbles coaxiaux, puis de la confronter à l’expérience. La seconde partie a consisté à évaluer la possibilité de modélisation numérique d’une grande structure 3D, telle que la chambre d’expérience du LMJ, en électromagnétisme transitoire par la méthode FDTD. Ce type de modélisation nécessitant des ressources informatiques trop importantes pour la méthode FDTD classique, on propose l’utilisation d’un algorithme de raffinement de maillage spatio-temporel stable pour la FDTD en 3D ainsi que la réalisation de calculs massivement parallèlesWhen fusion ignition will be attained inside the target chambers of high energy laser facilities (LMJ-France and NIF-USA), a harsh environment, composed of nuclear particles and an electromagnetic pulse (EMP) will be induced. All electronic devices located in the vicinity will be sensitive to this environment. In the first part of this work, a simulation method has been developed to evaluate transient currents that will be induced in coaxial cables. The relevance of this model is then discussed thanks to comparisons with experimental results. In a second part, the possibility to simulate the propagation of the EMP, inside and outside such a big structure as a target chamber, using the FDTD method is evaluated. The use of a classic FDTD method is impossible for this kind of simulation because of the huge computer resources needs. It is the reason why a 3D space-time subgridding method for FDTD has been developed and some massively parallel FDTD calculations have also been performed
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Ben, Moussa Rim. "Contribution to thermal radiation to dust flame propagation : application to aluminium dust explosions." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2401/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse sont consacrés à l’examen du rôle du rayonnement thermique dans le processus de propagation des flammes issues de la combustion des particules d’aluminium dans l’air. Le sujet étant complexe et d’un intérêt industriel, il nécessite de prendre en compte le couplage de nombreux phénomènes physico-chimiques afin de prédire finement les conséquences des explosions de poussières. Une analyse bibliographique approfondie est proposée, concernant les mécanismes d’inflammation et de combustion des particules d’aluminium et aussi concernant les connaissances relatives à la propagation des flammes de poussières. La question spécifique de la nature des échanges thermiques et de l’influence du rayonnement thermique est étudiée. La revue bibliographique souligne les approximations et les hypothèses simplificatrices utilisées dans la littérature permettant donc de définir les pistes d’améliorations. Compte tenu des limitations importantes concernant la physique de ces flammes, un outil de simulation de physique numérique nommé « RADIAN », proche de la simulation numérique directe, a été développé proposant un couplage fin entre les différents modes d’échanges thermiques et la combustion pour modéliser la propagation de la flamme dans un nuage de poussières. La méthode des éléments discrets (MED) est utilisée pour modéliser numériquement les échanges radiatifs entre les particules et les échanges conductifs entre gaz et particules. La méthode des différences finies est utilisée pour modéliser numériquement la conduction thermique dans la phase gazeuse et la combustion. Un modèle radiatif est proposé se basant sur la théorie de Mie sur les interactions rayonnement-particules. Les résultats des simulations sont comparés avec des solutions analytiques et des données expérimentales de la littérature. Mais en plus, une étude expérimentale est aussi conduite afin de mesurer la distribution du flux radiatif devant la flamme et la vitesse de combustion laminaire pour des flammes Méthane-Sic, Méthane-Alumine et Al-air. Un bon accord entre les simulations et les expériences est démontré. La loi de Beer-Lambert relative au transfert radiatif devant le front de flamme s’avère inapplicable et une nouvelle solution analytique est proposée. La présence de particules absorbantes du rayonnement promeut la propagation de la flamme. En particulier, il a été montré expérimentalement et confirmé numériquement que les mélanges riches d’AL-air sont susceptibles d’accélérer rapidementIn this thesis, the role of thermal radiation in aluminum-air flames propagation is studied. The subject being complex and of industrial interest, it requires the coupling of many physiochemical phenomena to accurately predict the consequences of dust explosions. A thorough literature review is proposed about the ignition and the combustion of aluminum particles and about the available theoretical models of dust flames propagation. The specific question of the nature of thermal exchanges and the influence of thermal radiation is studied. The bibliographic review underlines the simplifying assumptions and hypotheses used in the literature making possible the definition of improvement areas. Because of the limited amount of knowledge available to address these questions, a numerical tool “RADIAN” is developed enabling an accurate coupling between the different modes of heat exchange and combustion. The Discrete Element Method (DEM) is used to numerically model the radiative exchanges between particles and the gas-particle thermal conduction. The Finite Difference method is used to numerically model the thermal conduction through the gas phase and combustion. A radiative model based on Mie theory for radiation-particles interactions is incorporated. The results of the simulations are compared with available analytical solutions and experimental data. An original experimental study is also conducted to measure the distribution of irradiance ahead of the flame front and the laminar burning velocity for methane-air-Sic, methane-air-alumina and Al-air flames. A good agreement between numerical simulations and experiments is demonstrated. The Beer-Lambert’s law for radiative transfer in front of the flame front is found to be inapplicable and a new analytical solution is proposed. The presence of absorbing particles may promote the flame propagation. In particular, it is shown experimentally and confirmed theoretically/numerically that Al-air rich mixtures are likely to rapidly accelerate
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Léna, Corentin. "Contributions à l'étude des partitions spectrales minimales." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952556.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur le problème des partitions minimales, à l'interface entre théorie spectrale et optimisation de forme. Une introduction générale précise le problème et présente des résultats, principalement dûs à B. Helffer, T. Hoffmann-Ostenhof et S. Terracini, qui sont utilisés dans le reste de la thèse.Le premier chapitre est une étude spectrale asymptotique du laplacien de Dirichlet sur une famille de domaines en dimension deux qui tend vers un segment. L'objectif est d'obtenir une localisation des lignes nodales dans la limite des domaines minces. En appliquant les résultats de Helffer, Hoffmann-Ostenhof et Terracini, on montre ainsi que les domaines nodaux des premières fonctions propres forment des partitions minimales.Le deuxième chapitre étudie les valeurs propres de certains opérateurs de Schrödinger sur un domaine plan avec condition au bord de Dirichlet. On considère des opérateurs qui ont un potentiel électrique nul et un potentiel magnétique d'un type particulier, dit d'Aharonov-Bohm, avec des singularités en un nombre fini de points appelés pôles. On démontre que les valeurs propres dépendent continuement des pôles. Dans le cas de pôles distincts et éloignés du bord, on prouve que cette dépendance est analytique lorsque la valeur propre est simple. On exprime de plus une condition suffisante pour que la fonction qui aux pôles associe une valeur propre présente un point critique. On utilise alors la caractérisation magnétique des partitions minimales pour montrer que l'énergie minimale est une valeur critique d'une de ces fonctions.Le troisième chapitre est un article écrit en collaboration avec Virginie Bonnaillie-Noël. Il porte sur une famille d'exemples, les secteurs angulaires de rayon unité et d'ouverture variable, dont on tente de déterminer les partitions minimales. On applique pour cela les théorèmes généraux rappelés dans l'introduction afin de déterminer les partitions nodales qui sont minimales. On s'intéresse plus particulièrement aux partitions minimales en trois domaines. En appliquant les idées du deuxième chapitre, on montre que pour certaines valeur de l'angle, il n'existe aucune partition minimale qui soit symétrique par rapport à la bissectrice du domaine. D'un point de vue quantitatif, on obtient des encadrements précis de l'énergie minimale.Le quatrième chapitre consiste en l'étude des partitions minimales de tores plats dont on fait varier le rapport entre longueur et largeur. On utilise une méthode numérique très différente de celle du troisième chapitre, basée sur un article de B. Bourdin, D. Bucur et É. Oudet. Elle consiste en une relaxation suivie d'une optimisation par un algorithme de gradient projeté. On peut ainsi tester des résultats théoriques antérieurs. Les résultats présentés suggèrent de plus la construction explicite de familles de partitions (en liaison avec des pavages du tore) qui donnent une nouvelle majoration de l'énergie minimale.Un dernier chapitre de perspectives présente plusieurs applications possibles des méthodes décrites dans la thèse.
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Ribay, Guillemette. "Localisation de source en milieu réverbérant par Retournement Temporel." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00122345.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne l'étude du Retournement Temporel (RT) en milieu réverbérant, appliqué d'une part à la focalisation d'ondes acoustiques audibles longues de plusieurs secondes à caractère aléatoire dans une chambre réverbérante, et d'autre par à la localisation d'impacts à la surface de plaques minces réverbérantes. Concernant cette première application, une focalisation spatiale des signaux est observée tant numériquement qu'expérimentalement. Il est montré à la fois théoriquement et expérimentalement que le contraste ne dépend que du nombre d'éléments du Miroir à Retournement Temporel. Enfin, la robustesse de la focalisation lorsque la réciprocité du milieu est brisée entre les deux étapes du RT est étudiée.
D'autre part, afin de localiser des impacts à la surface de plaques réverbérantes, une technique reposant sur la comparaison des signatures acoustiques par corrélation est développée. L'analogie avec le RT, ainsi qu'une étude de la nature des ondes excitées par un impact à la surface de plaques, permettent de comprendre les capacités de cette techniques en terme de résolution et contraste. L'interaction de l'onde majoritaire (onde de Lamb A0) avec les bords de la plaque est également étudiée. En outre, un code de simulation numérique de la propagation de ce mode par différences finies dans l'approximation faible produit fréquence par épaisseur est développé. Enfin, l'influence des variations de température sur la technique de localisation par corrélation est étudiée numériquement, théoriquement et expérimentalement, dans plusieurs matériaux. Un changement de température entraîne une simple dilatation des réponses impulsionnelles, et est aisément compensé.
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Ghaffari, Dehkharghani Seyed Amin. "Simulations numériques d’écoulements incompressibles interagissant avec un corps déformable : application à la nage des poissons." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4369/document.
Full textAbstract:
Une méthode numérique précise et efficace est proposée pour la simulation de corps déformables interagissant avec un écoulement incompressible. Les équations de Navier-Stokes, considérées dans leur formulation vorticité fonction de courant, sont discrétisées temporellement et spatialement à l'aide respectivement d'un schéma d'ordre 4 de Runge-Kutta et par des différences finies compactes. Grâce à l'utilisation d'un maillage uniforme, nous proposons un nouveau solveur direct au quatrième ordre pour l'équation de Poisson, permettant de garantir l'incompressibilité au zéro machine sur une grille optimale. L'introduction d'un corps déformable dans l'écoulement de fluide est réalisée au moyen d'une méthode de pénalisation de volume. La déformation du corps est imposée par l'utilisation d'un maillage lagrangien structuré mobile qui interagit avec le fluide environnant en raison des forces hydrodynamiques et du moment (calculés sur le maillage eulérien de référence). Une loi de contrôle efficace de la courbure d'un poisson anguilliforme nageant vers une cible prescrite est proposée. La méthode numérique développée prouve son efficacité et précision tant dans le cas de la nage du poisson mais aussi plus d'un grand nombre de problèmes d'interactions fluide-structureWe present an efficient algorithm for simulation of deformable bodies interacting with two-dimensional incompressible flows. The temporal and spatial discretizations of the Navier--Stokes equations in vorticity stream-function formulation are based on classical fourth-order Runge--Kutta and compact finite differences, respectively. Using a uniform Cartesian grid we benefit from the advantage of a new fourth-order direct solver for the Poisson equation to ensure the incompressibility constraint down to machine zero over an optimal grid. For introducing a deformable body in fluid flow, the volume penalization method is used. A Lagrangian structured grid with prescribed motion covers the deformable body which is interacting with the surrounding fluid due to the hydrodynamic forces and the torque calculated on the Eulerian reference grid. An efficient law for controlling the curvature of an anguilliform fish, swimming toward a prescribed goal, is proposed which is based on the geometrically exact theory of nonlinear beams and quaternions. Validation of the developed method shows the efficiency and expected accuracy of the algorithm for fish-like swimming and also for a variety of fluid/solid interaction problems
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Alsaleh, Hassan. "Modélisation non-linéaire en trois dimensions de l'interaction sol-micropieux-pont sous chargements sismiques." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Alsaleh.pdf.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche menés dans le cadre de cette thèse comportent une analyse approfondie de différentes interactions du système sol-micropieux-structure sous chargements sismiques. On s'intéresse en particulier à l'influence de la non-linéarité de sol et au glissement à l'interface sol-micropieu sur la réponse sismique du système. L'étude est réalisée en utilisant une modélisation tridimensionnelle par différences finies intégrant en un seul calcul les différentes composantes du système. Les effets des principaux paramètres sont analysés, comme la rigidité de sol et sa variation avec la profondeur, la résistance de l'interface sol- micropieux, le nombre de micropieux et leur espacement, la distribution de la charge latérale entre les micropieux du groupe, les propriétés de la superstructure, le contenu fréquentiel du chargement sismique et son amplitude. La performance de micropieux inclinés, encastrés ou articulés a été largement examinée pour des chargements harmoniques et des chargements sismiques pour bien juger l'utilité de ce type de configurations en zone sismique. Le mémoire est présenté en quatre chapitres. Le premier chapitre est dédié à la présentation de la technique des micropieux et aux travaux de recherche consacrés à l'interaction sol-pieux-structure. Le second présente une analyse de l'interaction sol-micropieux-structure sous chargements sismiques dans le domaine élastique du problème. Le troisième chapitre traite l'influence des non-linéarités de sol et de l'interface sol-micropieu sur la réponse sismique du système. Le dernier chapitre analyse la performance de micropieux verticaux et inclinés utilisés comme un système des fondations neuves sous une pile de pont.
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Alsayed, Ahmad. "Contribution à la lubrification par film fluide : analyse par volumes finis." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2276.
Full textAbstract:
Les méthodes numériques utilisées pour résoudre les problèmes en lubrification sont : différences finies, volumes finis et éléments finis. Dans une première phase nous avons comparé les résultats obtenus avec les deux premières méthodes. Pour des géométries où l'épaisseur du film varie de façon continue la méthode des volumes finis permet de vérifier la conservation de la masse sur l'ensemble du contact. Lorsque le film lubrifiant présente une discontinuité géométrique, la méthode des différences finies conduit à des résultats erronés. Nous avons développé une approche en volumes finis où la discontinuité du champ de pression est décrite par l'équation de Bernoulli généralisée. Enfin nous développons une méthode de volumes finis qui permet de traiter des géométries quelconques. Nous avons appliqué cette modélisation pour calculer les performances d'un palier hybride comportant des alvéoles de formes quelconques (rectangulaires, triangulaires et circulaires)The numerical methods used to solve the problems in lubrication are : finite difference, finite volume and finite element. In a first step we compared the results obtained with the first two methods. For geometry where the film thickness varies continuously, the finite volume method allows to check the conservation of the mass on the entire contact area. When the lubricating film has a geometrical discontinuity, the finite difference method leads to erroneous results. We developed an approach using the finite volume where the discontinuity of the pressure field is described by a generalized Bernoulli equation. Finally we develop a finite volume method which makes possible to treat arbitrary geometris. We applied this modeling to calculate the performances of a hybrid journal bearing comprising pockets of non - conventional form (rectangular, triangular and circular)
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Song, Jié. "Réduction de la dispersion numérique par correction des flux massiques : application au problème de la récupération d'hydricarbures par procédés chimiques." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066334.
Full textAbstract:
On utilise frequemment dans la recuperation assistee d'hydrocarbures, un bouchon de matieres actives (procedes chimiques) ou un bouchon de solvant (procedes miscibles) pour deplacer l'huile en place. Pour pouvoir interpreter le procede utilise ou prevoir convenablement la taille optimale du bouchon, il est necessaire de simuler avec precision les fronts des especes chimiques injectes. En fait, la representation des fronts abrupts est difficile a cause de la dispersion numerique. Cette erreur entraine la prevision d'une destruction prematuree des bouchons injectes. Ce probleme est connu depuis longtemps et reste toujours une question prioritaire. Pour reduire cette difficulte, certains auteurs utilisent des schemas de precision d'ordre superieur (schema double amont, schemas de van leer, de leonard, etc. . . ). Ces schemas conduisent a une correction excessive, donc a une erreur inverse que nous appelons accumulation numerique. Dans cette these, nous proposons une nouvelle methode basee sur la correction des flux massiques presents dans le bilan des masses. Le flux corrige sera une moyenne ponderee entre le flux au temps considere (valeur connue par exces) et celui au temps precedent (valeur connue par defaut). Par cette operation, le flux corrige ne peut etre excessivement errone. De ce fait, l'accumulation ne doit plus exister et la dispersion numerique doit etre reduite. Une etude theorique a ete effectuee pour determiner la valeur optimale du facteur de ponderation. Une plus grande correction se fait automatiquement aux voisinages des fronts. Une etude de la stabilite du schema modifie a ete aussi entreprise. Plusieurs exemples d'applications ont ete effectues. La methode de correction des flux s'est revelee la meilleure dans toutes les circonstances et cela, aussi bien sur le plan de precision des resultats que sur le plan du cout des calculs sur ordinateur. Cette methode s'ajoute aisement a un simulateur industriel existant
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Ghannam, Boutros. "Modélisation ultra-rapide des transferts de chaleur par rayonnement et par conduction et exemple d'application." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00958145.
Full textAbstract:
L'apparition de CUDA en 2007 a rendu les GPU hautement programmables permettant ainsi aux applications scientifiques et techniques de profiter de leur capacité de calcul élevée. Des solutions ultra-rapides pour la résolution des transferts de chaleur par rayonnement et par conduction sur GPU sont présentées dans ce travail. Tout d'abord, la méthode MACZM pour le calcul des facteurs de transferts radiatifs directs en 3D et en milieu semi-transparent est représentée et validée. Ensuite, une implémentation efficace de la méthode à la base d'algorithmes de géométrie discrète et d'une parallélisation optimisée sur GPU dans CUDA atteignant 300 à 600 fois d'accélération, est présentée. Ceci est suivi par la formulation du NRPA, une version non-récursive de l'algorithme des revêtements pour le calcul des facteurs d'échange radiatifs totaux. La complexité du NRPA est inférieure à celle du PA et sont exécution sur GPU est jusqu'à 750 fois plus rapide que l'exécution du PA sur CPU. D'autre part, une implémentation efficace de la LOD sur GPU est présentée, consistant d'une alternance optimisée des solveurs et schémas de parallélisation et achevant une accélération GPU de 75 à 250 fois. Finalement, toutes les méthodes sont appliquées ensemble pour la résolution des transferts de chaleur en 3D dans un four de réchauffage sidérurgique de brames d'acier. Dans ce but, MACZM est appliquée avec un maillage multi-grille et le NRPA est appliqué au four en le découpant en zones, permettant d'avoir un temps de calcul très rapide une précision élevée. Ceci rend les méthodes utilisées de très grande importance pour la conception de stratégies de contrôle efficaces et précises.
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Mettot, Clément. "Stabilité linéaire, sensibilité et contrôle passif d'écoulements turbulents par différences finies." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00921908.
Full textAbstract:
La contribution majeure de cette thèse consiste en un formalisme et une méthodologie permettant de réaliser une analyse de stabilité globale des écoulements turbulents. La dynamique de ces écoulements est modélisée à l'aide des équations moyennées RANS, on s'intéresse ainsi à l'évolution des grandes échelles turbulentes. Un formalisme global est adopté permettant d'analyser des écoulements complexes. Une approche de type discrète est proposée, où les équations sont d'abord discrétisées puis linéarisées par différences finies. Cette approche permet d'adopter une stratégie générique vis à vis du système d'équations utilisées, comme le choix d'un modèle turbulent, et évite une linéarisation analytique fastidieuse des équations. Par ailleurs, cette méthode permet également l'utilisation systématique d'un code de simulation numérique afin de réaliser une étude de stabilité linéaire. Enfin, on démontre que l'analyse de la sensibilité à des perturbations stationnaires peut être réalisée grâce à ce formalisme et ce pour des écoulements laminaires et turbulents. Cette analyse détermine les zones où un contrôle stationnaire permettrait de réduire les instationnarités observées, facilitant la conception de stratégies efficaces de contrôle en boucle ouverte. La méthode est testée en premier lieu sur deux écoulements laminaires, où l'on reproduit les résultats obtenus par de précédentes études sur la dynamique d'oscillateur du sillage d'un cylindre bidimensionnel ainsi que sur la dynamique d'amplificateur de bruit d'une couche limite. La robustesse et la validité de notre méthode sont ensuite analysées sur un cas d'écoulement compressible et turbulent dans une cavité profonde. La précision des gradients de sensibilité est vérifiée, et la physique de l'écoulement, modes instables, propriétés acoustiques, impact de la modélisation de la turbulence, est détaillée. Afin de mieux appréhender la portabilité ainsi que la valeur ajoutée de notre méthode, on présentera ensuite trois cas d'études réalisées à l'aide de nos outils. On s'intéressera en premier lieu au phénomène de buffet sur un profil bidimensionnel, puis on présentera des résultats obtenus sur la caractérisation comme amplificateur de bruit d'un cas d'interaction de choc-couche limite, enfin une analyse du screech dans les jets sous détendus sera proposée. Enfin, on présente en dernier lieu une étude de la dynamique turbulente du sillage derrière un cylindre en forme de D.
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Khemmoudj, Ammar. "Résolution des équations de Naviers-Stokes par différences-finies en axisymétrique." Paris 13, 1987. http://www.theses.fr/1987PA132010.
Full textAbstract:
On s'intéresse aux espaces de sobolev avec poids tout en justifiant les conditions aux limites introduites sur l'axe de révolution dans l'étude du problème continu pour tenir compte de la symétrie de révolution. On introduit les outils fonctionnels utilisés dans la formulation variationnelle du problème. Résolution numérique du problème par differentes méthodes
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Cresson, Pierre-Yves. "Contribution à la modélisation des applicateurs en structure plaquée par la méthode des différences finies dans le domaine temporel : application à la thermothérapie contrôlée par radiométrie micro-onde." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10038.
Full textAbstract:
L'hyperthermie micro-onde localisé est souvent associée par les médecins à d'autres thérapies anticancéreuses afin d'en potentialiser les effets. Elle peut être décrite comme une élévation modérée de la température au-dessus de la température physiologique normale (37c). Afin que le traitement soit efficace, la température dans la tumeur doit se situer autour de 46c en évitant de surchauffer les tissus sains environnants. Il faut donc que les dimensions et les formes des applicateurs planaires utilisés soient appropriées au volume à traiter. Le contrôle de la température à l'intérieur de la zone traitée est réalisée par une technique de mesure non invasive: la radiométrie micro-onde. Notre travail s'inscrit dans la continuité des travaux entrepris au laboratoire depuis une dizaine d'années sur ce sujet. Il consiste à développer un outil de simulation électromagnétique tridimensionnelle permettant de caractériser complètement les applicateurs planaires utilisés. Grâce à la méthode des différences finies dans le domaine temporel (f. D. T. D. ), les résultats théoriques suivants sont obtenus. En premier lieu, nous déterminons l'évolution fréquentielle du coefficient de réflexion s#1#1 en incluant dans la méthode la dépendance fréquentielle de la permittivité diélectrique complexe des milieux biologiques. Ensuite, nous calculons les densités de puissance absorbée par les milieux dissipatifs aux fréquences de chauffage et radiométrique. Enfin, dans une dernière partie, nous utilisons les résultats précédents pour établir la répartition spatiale de la température et déterminer la température radiométrique. Avant de présenter les calculs théoriques pour des structures hétérogènes comme le corps humain, la simulation est validée pour des milieux homogènes. Le logiciel réalisé a permis de mettre en évidence les perturbations apportées par la ligne d'alimentation sur la répartition spatiale de la densité de puissance déposée et a montré la possibilité d'étudier facilement des applicateurs aux formes quelconques.
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Bouyahia, Fatima. "Analyse thermohydrodynamique du comportement des contacts lubrifiés par des fluides non Newtoniens : application aux butées à patins oscillants." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2345.
Full textAbstract:
La viscosité des fluides non Newtoniens dépend fortement de la vitesse de cisaillement et de la température. Ce comportement non linéaire est dû essentiellement à des additifs chimiques qui sont souvent utilisés pour améliorer les performances des lubrifiants. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’influence de ce comportement non linéaire dans les contacts lubrifiés. Un modèle thermohydrodynamique, basé sur la résolution de l’équation de Reynolds généralisée et l’équation de l’énergie, est développé pour des géométries cartésiennes (coin d’huile, plaques parallèles, palier composé). Les fluides étudiés sont de types pseudo-plastiques (Rabinowisch, loi de puissance) et viscoplastique (Bingham, Herschel-Bulkley). Il a été observé, à viscosité apparente identique, que le fluide d’Herschel-Bulkley, qui associe les deux effets plastique et rhéofluidifiant, favorise la dissipation et le frottement. La transposition de ce modèle au cas des géométries cylindriques a permis d’étudier les butées à patins oscillants. L’aspect thermique est mis en évidence à travers une étude thermique globale et également à travers la résolution de l’équation de l’énergie dans le film lubrifiant et l’équation de Fourier dans le patin. Nous avons relevé que l’étude thermique globale surestime la capacité de charge et la puissance dissipée. Le fluide de Rabinowisch possède les plus faibles capacités de charges et puissances dissipées au moment où le fluide de Bingham supporte et dissipe le plus. L’influence du comportement non linéaire des lubrifiants non Newtoniens ne peut être négligé, vu que la viscosité influence les caractéristiques hydrodynamiques des contacts lubrifiésThe viscosity of non Newtonian fluids depends strongly on the shear rate and the temperature. This non linear behaviour is essentially due to the chemical additives often used to improve performances of lubricants. In this thesis, we studied the influence of this non linear behaviour on the lubricated bearings. A thermohydrodynamic model, based on the resolution of the generalized Reynolds equation and the energy equation, is developed for cartesian geometries (slider bearing, parallel plates, tapered land bearing). The fluids that were studied are supposed to be pseudo-plastic (Rabinowisch, power law) and viscoplastic (Bingham, Herschel-Bulkley). It has been observed that, at identical apparent viscosity, the Herschel-Bulkley fluid, which associates the plastic and shear-thinning effects, favours dissipation and friction. The transposition of this model to cylindrical geometries allowed to study the tilting pads thrust bearings. The thermal aspect is put into evidence through a global thermal study and also through the resolution of the energy equation in the lubricant and the Fourier equation in the pad. We brought out that the global thermal study overestimates load capacity and power loss. The Rabinowisch fluid has the lowest load capacity and power loss just as the Bingham fluid supports and dissipates the most. The influence of the non linear behaviour of non Newtonian lubricants cannot be neglected, seeing that the viscosity influences the dynamic characteristics of lubricated bearings
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BAN, OCTAVIAN. "Étude des équations de Navier-Stokes d'évolution par des schémas aux différences finies." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112431.
Full textAbstract:
Ce travail concerne la resolution numerique d'un probleme issu de la mecanique des fluides. Il presente une etude numerique de la transition vers le chaos d'un fluide newtonien incompressible dans un canal avec des obstacles (un reseau periodique de parallelepipedes entre deux murs paralleles). Partant d'une formulation des equations de navier-stokes incompressibles en deux dimensions en vitesse-pression, on approche l'operateur par differences finies et on resout par une methode multigrille avec sous-relaxation maille par maille. On assimile les equations de navier-stokes d'evolution a un systeme dynamique autonome et en utilisant la theorie des systemes dynamiques, on identifie et on caracterise les differentes solutions des equations de navier-stokes d'evolution pour les differentes valeurs du nombre de reynolds. On montre, numeriquement, qu'il y a une tres complexe transition vers la turbulence pour le probleme etudie. Outre des methodes numeriques efficaces, une mise en uvre importante incluant programmation structuree a ete necessaire pour atteindre de bonnes performances. L'ensemble donne un assez large apercu des methodes utilisees et du savoir faire acquis ces dernieres annees en analyse numerique
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Rius, Éric. "Modélisation de la technologie uniplanaire par la méthode des différences finies : application au couplage et au filtrage." Brest, 1994. http://www.theses.fr/1994BRES2021.
Full textAbstract:
Le but de cette etude est d'apporter une contribution a la modelisation et a la valorisation de la technologie uniplanaire. Elle s'inscrit dans le cadre d'une politique de recherche organisee au l. E. S. T au sein duquel differentes etudes sont engagees sur ce sujet actuellement. Misant sur le caractere peu dispersif de la technologie uniplanaire, nous avons engage une etude utilisant une methode statique tres souple d'emploi, permettant de traiter des structures a geometrie complexe. Le memoire de these comprend cinq parties. La premiere partie est consacree a la modelisation de structures a deux dimensions, il s'agit essentiellement de lignes de transmission. Nous decrivons les modeles analytiques existant et la methode des differences finies. Nous comparons differents resultats obtenus par l'une et l'autre des methodes sur differents exemples. La seconde partie traite de la modelisation de structures a trois dimensions. Nous exposons de quelle maniere appliquer la methode des differences finies a la caracterisation et a la modelisation de discontinuites. Les resultats sont compares a des mesures effectuees sous pointes. Nous consacrons les parties iii et iv a quelques applications realisees en technologie uniplanaire et etudiees a l'aide de la methode des differences finies. La souplesse de conception des dispositifs en technologie uniplanaire se retrouve notamment au niveau des couplages entre lignes et l'on peut montrer qu'il est possible d'obtenir de grandes variations du coefficient de couplage. Nous avons exploite cette propriete pour realiser des coupleurs 3 db a large bande et des filtres a bande etroite. Les coupleurs et les filtres etudies ne peuvent fonctionner sans ponts a air qui malheureusement se pretent mal a une industrialisation. Nous envisagerons donc dans la cinquieme partie la possibilite de realiser des ponts dielectriques se pretant mieux a une fabrication en serie. Ce travail nous permet de jeter les bases d'une nouvelle technologie integree que l'on appelle technologie uniplanaire multicouche entierement integree. Nous presentons l'approche de mwdelisation associee
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Laisné, Alexandre. "Etude d'antennes à résonateur diéléctrique à l'aide de la FDTD (Méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel) et de la MR/FDTD (Méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel à régions multiples." Rennes, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAR0003.
Full textAbstract:
Les Antennes à Résonateur Diélectrique (DRA) représentent une nouvelle classe d'éléments rayonnants aux propriétés particulièrement intéressantes. Elles présentent en effet une large bande passante intrinsèque, associée à des pertes plus faibles que les antennes imprimées classiques. Dans le cas de notre étude, leur synthèse a été effectuée à l'aide de la Méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel (FDTD), qui permet de les simuler sur un spectre très large et de prendre en compte leur caractère volumique. Plusieurs structures originales ont ainsi été proposées et validées, parmi lesquelles une structure " double substrat " à polarisation linéaire, large bande et particulièrement robuste. L'application de métallisations parasites sur le résonateur pour exciter une polarisation circulaire a aussi fait l'objet d'investigations. Des maquettes avec une métallisation parasite gravée sur le résonateur, ou encore des plots métalliques gravés sur le plan de masse ont permis de valider le principe exposé. Dans un deuxième temps, une formulation Multi-Région de la FDTD (MR/FDTD) a été proposce pour la simulation de DRAs environnés. Des techniques de compression combinant multirésolution et interpolation linéaire 2D ont été implantées dans le calcul des interactions entre les volumes, afin d'en diminuer significativement le coût en ressources informatiques. La flexibilité de la MR/FDTD ainsi obtenue a été illustrée au travers de nombreuses stratégies de simulation La MR/FDTD " multirésolution " a finalement été évaluée pour le traitement d'un réseau linéaire plan E de 8 DRAs. Durant cette thèse, deux études ont par conséquent été menées en parallèle, portant d'une part sur les outils de simulation, et d'autre part sur leur application à la synthèse de DRAs et les technologies mises en oeuvre pour leur réalisation.
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Rouane, Amar. "Approche théorique et réalisation d'un système d'ablathérapie intracardiaque par sonde électrophysiologique haute fréquence : contrôle et optimisation du transfert de puissance par adaptation d'impédance automatisée." Nancy 1, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1993_0025_ROUANE.pdf.
Full textAbstract:
L'ablation intracardiaque est utilisée pour traiter les troubles de rythme et de conduction. La réalisation d'un système d'ablatherapie intracardiaque utilisant un signal électromagnétique de haute fréquence délivre par une sonde electrophysiologique constitue l'objectif principal de ce travail. Le deuxième objectif est la modélisation théorique de l'ablatherapie qui a pour but de tracer les isodoses thermiques dans la paroi intracardiaque. Cette modélisation est obtenue d'abord par le calcul de la densité de puissance absorbée par le tissu biologique; l'équation de la chaleur est résolue par la méthode numérique des différences finies. La réalisation du système d'ablatherapie a pour originalité la possibilité de réaliser des lésions reproductibles, parfaitement contrôlables en dimensions grâce à une adaptation automatique d'impédance. Celle-ci permet de s'affranchir des variations, des caractéristiques électriques, des tissus au cours de l'ablatherapie. La conception de la sonde electrophysiologique a permis d'optimiser le transfert d'énergie vers la charge.
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Bernardi, Pierre. "Utilisation et Amélioration du Modèle Discret d'Excitation d'un Guide d'Onde Périodique pour la Simulation Pratique du Tube à Onde Progressive en Domaine Temporel." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00708349.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur la modélisation et la simulation non-stationnaires de l'interaction entre le faisceau d'électrons et l'onde électromagnétique dans les tubes à onde progressives (TOP) à hélice. Le TOP étant un instrument sur-dimensionné, les modèles non-stationnaires généraux sur lesquels se basent la plupart des logiciels commerciaux nécessitent de trop grosses ressources de calcul pour pouvoir être utilisés en un temps raisonnable pour des activités de conception industrielle. Il est donc nécessaire de faire appel à des modèles dits 'spécialisés'. Cette thèse porte sur le modèle discret non-stationnaire d'excitation d'un guide d'onde périodique de S. Kuznetsov. Avant nos travaux, il avait été démontré (N. Ryskin et al., 2007) que ce modèle pouvait s'appliquer aux TOP à cavités couplées dans le cadre d'un modèle à une dimension. Néanmoins, il n'existait alors aucune étude venant confirmer ou infirmer son application aux TOP à hélice. Lors de cette thèse, nous avons démontré, via le développement d'un code à une dimension (HelL-1D), que le modèle discret s'applique convenablement aux TOP à hélice. L'utilisation de ce modèle dans un code à deux dimensions (HelL-2D) a, elle aussi, été effectuée. Enfin, nous avons développé une méthode permettant de contrôler quantitativement les réflexions d'onde aux extrémités de la ligne à retard dans le modèle discret. Cette dernière étude constitue une avancée importante vers la simulation pratique des TOP en utilisant le modèle discret.
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Wispelaere, Sidoine de. "Étude par dynamique moléculaire et diffusion multiple de verres d'intérêt géologique." Université de Marne-la-Vallée, 2005. http://www.theses.fr/2005MARN0227.
Full text
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Marly, Arthur. "Analyse mathématique et numérique d'écoulements de fluides à seuil." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEN034/document.
Full textAbstract:
Ette thèse traite d’écoulements de fluides à seuil (ou viscoplastiques) en milieu confiné. Les difficultés analytiques et numériques sont dues à la multivaluation du tenseur des contraintes dans les zones plastiques ainsi qu’à la non-différentiabilité du problème de minimisation associé. Cette thèse s’articule en deux parties.Dans un premier temps, des simulations numériques parallèles très précises à l’aide d’algorithmes de dualité ont été effectuées. Elles ont permis de retrouver des résultats observés expérimentalement dont l’existence d’une ligne de glissement pour l’écoulement au dessus d’un obstacle et le caractère quasi-Poiseuille de la vitesse au-delà de cette ligne. Par ailleurs, la théorie de couche limite viscoplastique définie par Oldroyd (1947, à nombre de Bingham asymptotiquement grand) a été revisitée à nombre de Bingham modéré en milieu confiné. L’étude a mis en œuvre des allers-retours entre ces simulations et les expériences physiques de Luu et al. d’IRSTEA ainsi qu’une dérivation théorique. L’approximation de couche limite est vérifiée dans une certaine mesure à l’intérieur de la cavité. Une adaptation de la notion de couche limite viscoplastique est alors exhibée et permet d’étendre les scalings dérivés par Oldroyd (1947) et Balmforth et al. (J. of Fluid Mech, 2017). Ces scalings sont aussi généralisés au cas de la loi d’Herschel-Bulkley. Dans un second temps, on présente une analyse asymptotique des champs de vitesses et de contraintes pour des écoulements en faible épaisseur (ε). Un développement à l’ordre ε2 de la vitesse permet de trouver une équation de Reynolds à la même précision. Cette équation de Reynolds prolonge les résultats déjà existants dans le cadre newtonien, d’une part et dans le cadre fluide à seuil avec une surface libre, d’autre partThis thesis is devoted to the flow of yield stress (or viscoplastic) fluids in pipes.Analytical and numerical difficulties lie in the multivaluation of the stress tensor in the plastic regions and in the non-differentiability of the associated minimization problem. This manuscript is organized following two main axes.First, very accurate numerical simulations were carried out using duality methods and parallel multifrontal solvers. Thus, experimental observations were recovered, namely the existence of a slip line for the flow over an obstacle and the Poiseuille-like behaviour of the velocity above this line. Moreover, the viscoplastic boundary layer theory defined by Oldroyd (1947 at high Bingham numbers) was revisited at moderate Bingham numbers in confined areas. This study provided an opportunity to go back and forth between these simulations and the physical measures of Luu et al. from IRSTEA and to perform a theoretical derivation. The boundary layer approximation is valid up to a certain extent in the cavity. An adaptation of the viscoplastic boundary layer definition is then given and allows to generalize the scalings shown by Oldroyd (1947) and Balmforth et al. (JFM 2017). These scalings are also generalized to the Herschel-Bulkley case. Then, an asymptotic analysis of the velocity and stress fields for thin layer (ε) flows is presented. A velocity development up to ε2 lets us find a Reynolds equation of same accuracy. This Reynolds equation extends the already existing results, on the one hand in the newtonian case and on the second hand for free surface flows
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Ben, Hatira Fafa. "Modélisation de l'élastoplasticité endommageable en transformations finies." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD531.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de présenter une méthode théorique et numérique de prévision de la durée de vie des structures faites de matériaux ductiles à fortes déformations plastiques couplées avec les phénomènes de détérioration progressive (endommagement). Cette méthode permet de modéliser d'une manière unifiée la totalité du processus de ruine d'une structure mécanique. Ce processus est la succession de trois stades principaux qui sont le comportement mécanique (évolution des différents champs), l'amorcage de défauts (macrofissures) et la propagation de ces défauts jusqu'à la rupture finale. Dans ce travail, l'accent est mis sur les aspects théoriques et numériques liés à la formulation des équations constitutives couplées à l'endommagement isotrope ainsi qu'à l'évolution des zones endommagées dans la structure.
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Hafiane, Abdellatif. "Étude du couplage d'antennes imprimées par la méthode des différences finies et extraction du modèle électrique." Université de Marne-la-Vallée, 2003. http://www.theses.fr/2003MARN0160.
Full text
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Ehrhardt, Loïc. "Modélisation en domaine temporel de la propagation acoustique." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00904203.
Full textAbstract:
La propagation acoustique en milieu externe est fortement influencée par l'environnement. Les effets liés à la géométrie, comme la topographie ou la présence d'obstacles, sont principalement les réflexions et les diffractions. Concernant l'effet de l'atmosphère, les gradients moyens génèrent des réfractions tandis que la turbulence provoque des fluctuations aléatoires et une perte de cohérence du signal. La plupart de ces effets sont généralement bien décrits de manière théorique, cependant dans les configurations réelles le cumul de tous ces effets rend l'utilisation des expressions analytiques très difficile. Les études expérimentales présentent également des limites liées à la difficulté de connaître l'environnement parfaitement et d'isoler un effet physique particulier. Dans cette perspective, la simulation numérique est une alternative pratique et complémentaire à la théorie et l'expérimentation. Parmi les modèles numériques de propagation existants, ceux basés sur une résolution par différences finies dans le domaine temporel (FDTD pour Finite-Difference Time-Domain) des équations d'Euler linéarisées sont récents et particulièrement prometteurs. Cependant comme pour tout modèle nouveau, il reste à montrer qu'effectivement l'ensemble des phénomènes physiques d'intérêt sont retranscrits.Dans le cadre de ses études sur la propagation acoustique extérieure, l'Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL) a implémenté un tel modèle de propagation. Cette implémentation est ci-après appelée ITM, pour ISL FDTD Model. L'objectif de cette thèse, proposée par l'ISL en collaboration avec le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (LMFA), est de poursuivre le développement et les validations de cette implémentation. Une part importante du travail consiste également à illustrer les potentialités du code ITM pour des applications de propagation de signaux acoustiques complexes dans un environnement complexe. [...]
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Delavaud, Virginie. "Modélisation temporelle de l'interaction roue/rail pour une application au bruit de roulement ferroviaire." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00628346.
Full textAbstract:
Le bruit de roulement est la principale source de bruit des transports ferroviaires, pour un large intervalle de vitesses. Pour prédire le bruit de roulement, la SNCF utilise un outil de simulation, basé une approche fréquentielle. Bien que très efficace dans les cas de voies ballastées standard, en ligne droite et à vitesse constante, cette approche est limitée aux roues et aux rails sans défaut important. Une approche temporelle a donc été envisagée pour étendre la modélisation du bruit de roulement à celle du bruit d'impact dû aux irrégularités discrètes sur l'une et/ou l'autre des deux structures, telles que des joints sur le rail ou des méplats sur la roue. L'objectif principal de la thèse est donc de construire un outil de simulation, dans le domaine temporel, de l'interaction verticale entre la roue et le rail, pour la prédiction du bruit de roulement. Les données d'entrée du modèle d'interaction, le modèle de contact roue/rail et le modèle vibratoire de la roue ont d'abord été formulés. Les données d'entrée du modèle consistent à définir un déplacement vertical relatif entre la roue et le rail, appelé rugosité relative, à partir de données spatiales de rugosité. Le modèle de contact, non linéaire et autorisant des pertes de contact, est basé sur la théorie de Hertz. Un modèle masse-ressort-amortisseur est suffisant pour représenter le déplacement vertical de la roue, dans le contexte de la simulation des vibrations engendrées dans le rail dans la même direction. La seconde étape de l'outil de simulation est d'élaborer un modèle de voie ferrée, permettant de simuler une structure infinie à partir d'une représentation numérique finie, indispensable pour l'approche temporelle. Le rail est modélisé par une poutre de longueur finie, supportée périodiquement par des systèmes masse-ressort-amortisseur (décrivant le système des supports semelle-traverseballast). Les conditions aux limites de la poutre permettent d'absorber les réflexions des ondes aux bords de celle-ci. Des conditions aux limites absorbantes numériques ont donc été formulées. Le second objectif de cette thèse est de caractériser expérimentalement le bruit de roulement et le bruit d'impact, dans les cas de défauts importants sur la roue et/ou le rail. Un essai en situation réelle a donc été réalisé. Deux sites de mesures ont été installés ; le premier sur une zone équipée de Longs Rails Soudés (LRS) et le second sur une zone avec un joint de rail (JR). De plus, certains essieux du train d'essai ont été spécialement sélectionnés pour les défauts de surface sur les roues. Des mesures de caractérisation telles que la rugosité de surface des roues et du rail mais aussi les accélérances de la voie ont été réalisées. Les niveaux vibratoires du rail et des traverses ainsi que le bruit au passage du train d'essai ont été mesurés. L'utilité de ces mesures est double. D'une part, elles permettent de réaliser une caractérisation expérimentale du comportement acoustique et vibratoire du système roue/rail, dans différentes situations. Ces conclusions aboutissent à un cahier des charges pour l'élaboration d'un outil expérimental de détection de défauts de roue, à partir de mesures acoustique et vibratoire en bord de voie. La seconde utilité de ces mesures est de pouvoir à la fois alimenter le modèle temporel d'interaction roue/rail, développé pendant la thèse, et de quantifier ses performances. Le problème d'interaction roue / rail complet est résolu par la méthode des différences finies. L'évaluation des performances de ce modèle a été menée grâce à différentes comparaisons. L'efficacité des conditions aux limites absorbantes a d'abord été estimée. Une comparaison entre les résultats de simulation et ceux des mesures a ensuite été effectuée. Dans un premier temps, la capacité du modèle temporel à reproduire les caractéristiques dynamiques de la voie a été évaluée. Dans un second temps, la simulation des différentes situations mesurées pendant la campagne de mesure est réalisée. La comparaison entre les niveaux vibratoires simulés et mesurés au passage des roues avec différents états de surface est discutée.
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Bouldi, Melina. "Vers une application sûre de l'IRM en présence d'implants actifs." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY056/document.
Full textAbstract:
L'IRM est généralement considérée comme une méthode d'imagerie extrêmement sûre. Cependant, en présence d'implants conducteurs, des risques pour la santé du patient existent, plus particulièrement en terme d'échauffement radio-fréquence (RF) des tissus en contact avec l'implant. Suivant les recommandations des fabricants et des autorités sanitaires, certains dispositifs implantés sont autorisés en environnement IRM, sous conditions strictes qui limitent la qualité des images ou rendent l'acquisition impossible. Le but de cette thèse était d'optimiser et de valider les méthodes pour l'évaluation de la sécurité IRM en présence d'implants. Augmenter la prévisibilité des échauffements qui risquent de se produire dans chaque cas précis devrait permettre un élargissement des applications possibles de l'IRM chez des patients porteurs d'implants actifs.Ce projet est basé sur trois approches :- Des mesures et développements de méthodes IRM sur des objet-tests. Des techniques pré-existantes de cartographie du champ RF ont été optimisées afin de couvrir l'ensemble de la gamme dynamique présente dans le cas de courants RF induits dans des conducteurs. Pour ce faire, la technique AMFI (“Actual Multiple Flip-Angle Imaging”) a été développée. Un travail d'optimisation a également été mené sur la thermométrie IRM rapide via la méthode PRFS (“Proton Resonance Frequency Shift”).- Le développement de simulations numériques visant à étudier les interactions électromagnétiques entre les implants et le résonateur RF, ainsi que leurs répercussions thermiques. Un modèle de résonateur RF a été construit et validé à la fois théoriquement et expérimentalement. Le réglage du résonateur a donné lieu au développement d'une méthode numérique originale permettant de déterminer rapidement et précisément les valeurs des capacités. L'évaluation des courants RF induits dans des implants filaires conducteurs, via l'utilisation des cartes de champ RF, a également été développée. Cette méthode de mesure des courants RF induits ouvre la possibilité d'évaluer la sécurité au niveau individuel par une acquisition à faible débit d'absorption spécifique, avant toute autre acquisition IRM, dans le cas d'un possible futur protocole incluant des patients.- La construction d'un modèle numérique simplifié d'une électrode de stimulation cérébrale, via l'utilisation de la théorie des lignes de transmission. Ce modèle rend les simulations RF abordables, et présente les mêmes propriétés électriques que l'électrode réelle. L'échauffement RF en présence d'une électrode DBS a ainsi pu être évalué numériquement par l'intermédiaire de simulations recouvrant la taille du résonateur RF corps-entier.L'ensemble des outils développés au cours de cette thèse permet finalement une amélioration des méthodes disponibles afin d'évaluer la sécurité RF en présence d'implants conducteursMRI is generally considered to be an exceptionally safe imaging method. However, in the presence of electrically conducting implants health risks exist, particularly in terms of RF heating of the tissues in contact with the implant. Some implants are cleared by the manufacturers or regulatory agencies for MR imaging of patients, but only under strictly limited conditions which often degrade image quality and exclude many configurations. The goal of this thesis project was to optimize and validate the methods for the assessment of MR safety in the presence of active implants. Increasing the predictability of the risk of RF heating in individual subjects should allow MRI to find wider applications in patients implanted with active devices.This project is based on three distinct approaches:- Measurements and MR method developments performed on test objects. Existing B1-mapping techniques were optimized for the specific needs of high dynamic range encountered in the presence of induced RF currents in conductors, leading to the “Actual Multiple Flip-Angle Imaging” technique. Further work has been performed on the optimization of rapid “Proton Resonance Frequency Shift” MR thermography.- The development of numerical simulations of the electromagnetic interactions between the RF resonator and implants as well as their thermal impact. A numerical RF resonator model was built and validated it using both theoretical and experimental studies. The optimization of the resonator has led to the development of an original method to rapidly and precisely adjust the individual capacitor values to obtain a given targeted current distribution. Separately, the measurement of RF currents induced in conductive wires, via B1 mapping, was developed. This method to measure RF currents in a specific configuration opens the possibility to evaluate RF safety in individual subjects using a low-SAR prescan prior to other acquisitions, for use in hypothetical future protocols on patients.- The construction of a simplified numerical model of deep brain stimulation electrodes, using transmission line theory. This model renders RF simulations tractable, while exhibiting the same electrical behavior as the real implant, allowing evaluation of RF heating in simulations covering the size of a whole-body MR resonator.The set of tools developed improve upon the currently available methods for the evaluation of RF safety in the presence of conductive implants
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Filoux, Erwan. "Modélisation par une méthode pseudospectrale : différences-finies et fabrication de transducteurs ultrasonores pour l'imagerie médicale haute résolution." Thesis, Tours, 2009. http://www.theses.fr/2009TOUR3101/document.
Full textAbstract:
L'imagerie ultrasonore haute résolution est aujourd'hui indispensable à l'établissement de nombreux diagnostics médicaux. Elle est basée sur l'utilisation de transducteurs piézoélectriques haute fréquence (HF) qui sont fabriqués à l'aide de matériaux et de techniques adaptés. L'optimisation de leurs performances nécessite en général l'utilisation de plusieurs modèles numériques pour simuler à la fois la vibration du résonateur et son rayonnement. Ce travail de thèse présente un nouvel algorithme basé sur un couplage pseudospectral / différences-finies, permettant de modéliser la génération et la propagation des ondes acoustiques dans un transducteur et son environnement avec un seul modèle. Cet algorithme hybride a été utilisé pour simuler le fonctionnement de différents transducteurs fabriqués au cours de cette thèse. Les résultats ont été validés de façons théorique et expérimentale, et ils ont permis d'étudier les influences de différents paramètres sur les performances des transducteurs fabriquésHigh resolution ultrasonic imaging has become an essential tool to assist physicians for various medical diagnoses. This technique relies on the ability of piezoelectric transducers to generate a high frequency (HF) acoustic field into the scanned media. Such transducers are obtained using particular materials and fabrication processes.They are optimized through modeling of their electromechanical behaviour and acoustic radiation pattern, which usually requires the use of several models. A new algorithm has been developped and is presented in this report, which is based on the coupling of pseudospectral and finite-diffrence methods to simulate both the generation and the propagation of acoustic waves in the transducer and the surrounding media, using a single model. This hybrid algorithm has been used to simulate various transducers and the results were accordingly compared to theory and experiments. It has also been used to study the influence of various parameters on the performance of several single-element and array transducer devices
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Marcon, Jérôme. "Simulation numérique de la diffusion de dopants dans les matériaux III-V pour les composants microoptoélectroniques." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES061.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse concerne la modélisation et la simulation numérique de la diffusion des dopants dans les composants microoptoélectroniques à base de matériaux III-V. Cette diffusion peut se produire au cours des traitements thermiques nécessaires à la fabrication des composants (épitaxie, réalisations de contacts,. . . ) Dans un premier temps, les aspects physiques et technologiques de la diffusion sont abordés. Une attention particulière est accordée au mécanisme substitutionnel-interstitiel de diffusion. La modélisation de la diffusion des dopants de type p dans les matériaux III-V aboutit à la résolution numérique de systèmes non linéaires d'équations différentielles aux dérivées partielles. Deux méthodes ont été utilisées : la méthode des différences finies sur le temps et sur l'espace et la méthode des lignes. Plusieurs phénomènes physiques sont pris en compte dont les mécanismes de Frank/Turnbull et du kick-out auxquels s'ajoutent les effets des charges électriques, du champ électrique et de l'effet du niveau de Fermi. Dans une dernière partie sont présentées les simulations des profils de diffusion du béryllium dans l'InGaAs. L'ensemble des résultats obtenus est discuté et comparé avec les données précédemment publiées.
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Poitau, Gwénael. "Contribution au développement d'un isolateur coplanaire à résonance par la méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0036/these.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif du travail présenté dans cette thèse tient en trois points principaux : le développement d'une méthode de modélisation permettant de simuler des dispositifs hyperfréquences non-réciproques, les validations de cette méthode puis l'optimisation d'un isolateur coplanaire à résonance à l'aide du code de calcul développé. Dans la première partie du mémoire, nous introduisons des éléments de physique des effets non-réciproque. Nous expliquons ensuite le choix de la structure coplanaire pour intégrer la fonction isolateur dans une technologie microélectronique. Enfin, nous présentons la méthode que nous avons choisie pour accomplir ce travail : les Différences Finies dans le Domaine Temporel (FDTD). La seconde partie du mémoire est constituée des nombreuses validations effectuées sur notre code de calcul : Simulations de guides d'ondes rectangulaires, lignes coplanaires et matériaux dispersifs. Les influences du pas spatial et de la perméabilité effective des matériaux magnétiques sont étudiées précisément. Nous expliquons aussi comment sont gérés les maillages non-uniformes ainsi que le caractère dispersif des matériaux magtnétiques. De plus, nous étudions les effets non-réciproques autour de la fréquence de gyrorésonance dans les guides d'ondes rectangulaires. La troisième partie du mémoire est consacrée à l'optimisation de l'isolateur coplanaire. Nous effectuons d'abord une étude paramétrique avec des simulations en 3D ư celle-ci nous permet d'obtenir rapidement des résultats que nous confrontons avec les problèmes technologiques correspondants. Enfin, nous simulons l'isolateur en trois dimensions et mettons en évidence les effets non-réciproques ainsi que l'influence de la localisation du matériau magnétiqueThe objective of the work presented in this thesis is made of three points: the development of a modeling method ensuring the simulation of RF non reciprocal devices, some validations of this method then the optimization of a resonance coplanar isolator with the developed calculation code. In the first part of the thesis, we introduce some elements of non reciprocal effects physics. Then we explain the choice of the coplanar structure for integrating the isolator function in a microelectronics technology. Finally we introduce the method we have chosen for accomplishing this work: the Finite Difference Time Domain (FDTD). The second part of the thesis is made up of many validations done on our calculation code: rectangular waveguides, coplanar waveguides and dispersive materials simulations. Influences of spatial steps and effective permeability of magnetic materials are precisely studied. We also explain the way of managing non-uniform meshes as well as the dispersive nature of magnetic materials. Furthermore, we study non reciprocal effects around the gyromagnetic frequency in rectangular waveguides. The third part of the thesis is devoted to the optimization of the coplanar isolator. First, we do a parameters study with 3D1/2 simulations which allows us to quickly obtain results that we confront with corresponding technological issues. Finally, we simulate the isolator in three dimensions and highlight non reciprocal effects as well as the influence of the magnetic material location
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Dahlan, Samsul Haimi. "Contribution to the body of revolution finite-difference time domain (BoR-FDTD) method : implementations of hybrid and multi-resolution approaches for fast simulation of electrically large axis-symmetrical antenna structures." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1S004.
Full textAbstract:
This thesis focuses on the development of advanced numerical schemes for the electromagnetic modeling of antenna with rotational symmetry structures. The scheme is based on the body of revolution finite difference time domain (BoR-FDTD) expressed in cylindrical coordinate system. In this work, two new numerical schemes have been developed and applied in the available BoR-FDTD software to help to accelerate the simulation of electrically large axis-symmetrical antenna structures (tens of wavelengths). The first scheme is based on the implementation of the near-field to near-field transformation technique, and the second scheme is based on the new multi-resolution approach called the “dual-grid” scheme. In both cases, the developed algorithms are validated with single or double reflector antenna systems, illuminated by axis-symmetrical horn antenna. The results are very good and help to highlight the advantage of using the same technique for the fast simulation of other similar problems. In term of the application we have explored and analyzed new compact primary sources (referred as SCRIMP horn in the literature). These sources are particularly interesting for space applications in the C, S or L-band. The designs have been optimized using the existing optimization tool based on the combination between the BoR-FDTD method and the genetic algorithm. Several antenna designs were proposed and excellent results were also obtainedL'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de nouveaux schémas numériques pour la modélisation électromagnétique d'antennes à symétrie de révolution. Les outils sont développés à l'aide des différences finies dans le domaine temporel exprimées en système de coordonnées cylindriques (méthode BoR FDTD). Plus précisément, deux schémas spécifiques ont été incorporés dans le simulateur déjà existant au laboratoire, avec comme domaine d'application privilégié la modélisation rapide de grandes antennes axisymétriques. Le premier schéma repose sur l'utilisation de transformées champ proche – champ proche, et le second sur la méthode „double grille'. Dans les deux cas, les algorithmes développés sont validés numériquement par l'analyse des performances d'antennes à simple ou double réflecteur(s). Les résultats obtenus (précision, temps de calcul) démontrent l'intérêt de ces formulations. Sur le plan applicatif, nous avons également étudié les potentialités de sources compactes du type cornet SCRIMP. Celles-ci sont particulièrement intéressantes pour les applications spatiales en bandes C, S ou L. Le profil de plusieurs cornets a été optimisé par algorithme génétique (couplé au simulateur BoR-FDTD)
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Pascaud, Romain. "Nouveaux schémas rapides pour la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) : Application à la simulation d'antennes environnées." Rennes, INSA, 2007. http://www.theses.fr/2007ISAR0025.
Full textAbstract:
Apres une introduction a la methode des differences finies dans le domaine temporel (fdtd), une discussion sur quelques methodes avancees est realisee. Nous nous sommes focalises sur des approches sequentielles qui permettent l'analyse du probleme en deux simulations distinctes. Ces methodes necessitent un echange important de donnees. Nous proposons donc une technique de compression de l'information "champ proche" qui permet la reduction de plus de 99% du nombre de donnees a stocker. Ensuite, un nouveau schema rapide pour la fdtd est introduit : la fdtd a grilles duales (dg-fdtd). Avec la dg-fdtd, l'antenne est caracterisee seule a l'aide d'une fdtd fine, puis son rayonnement primaire sert d'excitation a un volume fdtd grossier decrivant l'antenne avec son environnement. Ce nouveau schema est applique a la simulation de structures realistes. Finalement, deux techniques hybrides simples a mettre en oeuvre sont exposees. Elles sont basees sur l'hybridation de la dg-fdtd avec la mr-fdtdAfter the introduction of the finite-difference time-domain method (fdtd), several advanced methods are given. We focused on sequential approaches that enables the overall analysis to be divided into two different fdtd simulations. These approaches require a large data exchange. We propose a new near-field data compression technique that reduces the near-field data file by 99%. Then, a new fdtd scheme for the fast simulation of surrounded antennas is presented : the dual-grid fdtd (dg-fdtd). With the dg-fdtd, the antenna is analysed alone with a fine fdtd simulation, then its primary radiation acts as the excitation of a coarsely meshed fdtd volume that includes both the antenna and its environment. The dg-fdtd is applied to the simulation of realistic structures. Finally, two simple hybrid techniques, easy to implement, are presented. They are based on the hybridisation of the dg-fdtd and the mr-fdtd
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Bachelier, Elodie. "Modélisation électromagnétique des effets de diffusion de surface et de volume des sols par la méthode des différences finies." Toulouse, ENSAE, 1999. http://www.theses.fr/1999ESAE0017.
Full textAbstract:
L'interprétation des données radar relatives aux milieux naturels peut être grandement facilitée par la simulation partielle mais fine des interactions des ondes électromagnétiques avec ces milieux. Au cours de ce travail de thèse, nous avons adapté certains aspects de la méthode des différences finies en temporel au calcul de la diffraction électromagnétique par les sols, parmi lesquels l'introduction du champ accident, les conditions limites absorbantes et le calcul du champ lointain. Des codes ont été développés et validés en géométrie bi-dimensionnelle et tridimensionnelle. Nous avons également ouvert des perspectives sur une méthode multidomaines en temporel. L'objectif des outils de calcul réalisés est la simulation, dans les domaines temporels et fréquentiels, de la diffraction par les sols avec irrégularités de surface, hétérogénéité de volume et éventuellement présence de cibles. Ces aspects ont été introduits graduellement, d'abord par l'étude de sols rugueux homogènes, puis en prenant en compte l'hétérogénéité de volume liée à l'humidité et à la compacité, et enfin la présence d'objets enfouis. Ces différentes étapes ont permis d'étudier des problèmes variés pouvant difficilement trouver une réponse sans utiliser des méthodes numériques. En particulier, nous nous sommes intéressés à la pertinence de modèles de représentation des sols en surface vis à vis du coefficient de retrodiffusion, à l'influence des effets de volume sur la cohérence interférométrique et les réponses impulsionnelles, et à la caractérisation de cibles génériques.