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Dissertations / Theses on the topic 'Simulation par ordinateur – Effets des vagues'
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Kim, Shinwoong. "Experimental study on wave bending moments of a zero-speed rigid containership model in regular, irregular, and equivalent design waves." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0001.
Full textAbstract:
La thèse vise à étudier les mouvements et les chargements internes d’un modèle de porte-conteneur rigide formé de 9 segments dans des vagues extrêmes. L’étude est principalement expérimentale et est réalisée avec une maquette sans vitesse d’avance dans une houle de face et une houle oblique (-120 degrés). L’étude aboutit à des résultats soulignant l’importance de la prendre en compte les aspects non linéaires des vagues et des réponses structurelles correspondantes.Dans des conditions de mer de face, trois types de vagues sont testés. Des vagues régulières sont utilisées pour s’assurer que le modèle se comporte de manière similaire à la campagne précédente effectuée avec la même maquette. Une approche de type Monte Carlo avec un certain nombre de réalisations de 2 heures 30 de vagues irrégulières est ensuite utilisée pour construire des données de référence. Enfin, des vagues equivalentes de design (EDW) sont générées pour vérifier, en particulier, la faisabilité d’une approche EDW irrégulière appelée First Order Reliability Method (FORM). Un algorithme numérique FORM couplé avec le solveur HOSNWT est développé et validé par rapport aux résultats Monte Carlo. Les caractéristiques géométriques des signaux EDW et VBM ainsi que leurs statistiques sont étudiées. L’étude vise peut-être deux quantités. Le premier est la hauteur de crête de la vague dans un scénario de vague seule, et le second est le VBM du modèle segmenté. L’utilisation du solveur de génération d’onde non linéaire HOS-NWT, permet une validation croisée avec la mesure expérimentale car les vagues générées sont comparables. Dans la condition de vagues obliques, l’étude est limitée aux vagues régulières avec différentes cambrure de vagues afin de fournir des données de référence pour les futures études. L’effet de non-linéarité des vagues sur les moments de flexion horizontaux et verticaux des vagues avec une cambrure variable est démontréThe present thesis aims to study the motions and the internal loads of a 9-segmented rigid containership model in extreme waves. The study is mainly experimental and is carried out on a zero-speed model in a 180-degree head sea and a -120 degree oblique sea. The study leads to results highlighting the importance of the consideration of nonlinear wave descriptions and corresponding nonlinear structural responses.In head sea conditions, three wave approaches are considered. Regular waves are used to ensure that the model behaves similar to the earlier campaign. A Monte Carlo approach with a number of full scale 2h30 irregular wave realizations is used to have reference data. Finally, irregular equivalent design waves (EDW) are studied to check, in particular, the feasibility of one irregular EDW approach called First Order Reliability Method.A numerical algorithm coupling with the HOS-NWT for the FORM EDW is developed and the validation compared to the Monte Carlo results is performed in terms of geometrical characteristics of the EDW and IW signals along with their statistics. The study targets mainly two quantities. The first is the wave crest in a wave-only scenario, and the second is the VBM of the segmented model. The use of the HOSNWT, a nonlinear wave generation solver, enables cross-validation with experimental measurement.In the oblique wave condition, the study is limited to regular waves with various wave steepness with the intent to provide reference data for future benchmark studies. The wave nonlinearity effect on the horizontal and vertical wave bending moments with varying steepness is shown
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Descamps, Théo. "Numerical analysis and development of accurate models in a CFD solver dedicated to naval applications with waves." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2022. http://www.theses.fr/2022ECDN0049.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est de développer des solveurs numériques et des méthodologies afin d’améliorer le temps de calcul et la précision des simulations de tenue à la mer et de résistance ajoutée sur houle. Tout d’abord, une synthèse de l’algorithme du solver foamStar développé en interne est effectuée. A partir de cette analyse, une modification est proposée afin de pouvoir utiliser le "Multidimensional Universal Limiterfor Explicit Solution" (MULES) avec un schéma temporel backward d’ordre deux. Ensuite, plusieurs études successives sont réalisées afin de : vérifier l’implémentation du schéma backward ; définir une configuration numérique et des maillages efficaces pour la simulation de houle. Les cas d’étude sont : les tourbillons de Taylor-Green, la houle régulière non linéaire se propageant dans un domaine periodique, et enfin, la houle régulière générée avec des zones de relaxation et des configurations numériques proches de celles utilisées pour des applications navales. Dans la dernière partie de cette thèse, une étude préliminaire est réalisée en simulant un porte-conteneur avec une vitesse d’avance dans des houles régulières de face. Les recommandations définies tout au long de cette thèse sont également évaluéesThe objective of the present thesis is to develop solvers and methodologies in order to improve the computational cost andthe accuracy with regard to the thematics of seakeeping and added resistance. First, a synthetic workflow of the algorithmof the in-house solver foamStar is proposed. From this analysis a modification is proposed in order to use the Multidimensional Universal Limiter for Explicit Solution (MULES) with a second-order backward time scheme. Then, successive studies are done in order to: verify the implementation of the backward scheme; define an efficient numerical set-up and adequate mesh structures for numerical wave simulations. The case studies are, Taylor-Green vortices, nonlinear regular wave propagating in a periodic domain, and finally, regular waves generated with relaxation zones considering numerical configurations close to what is used for naval applications. In the last part of this Thesis, a preliminary study is done simulating a containership with forward speed in head regular waves. The recommendations derived all along this thesis are also evaluated
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Bonnefoy, Félicien. "Modélisation expérimentale et numérique des états de mer complexes." Nantes, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010065.
Full textAbstract:
L'étude de la houle multi-directionnelle fait partie des objectifs prioritaires du Laboratoire de Mécanique des Fluides, récemment doté d'un bassin de houle de grandes dimensions. Pour exploiter au mieux ces nouvelles capacités, l'objectif de cette thèse est d'acquérir des compétences concernant autant la génération des vagues directionnelles et l'analyse des mesures que la compréhension fine des phénomènes non linéaires associés à la houle. Pour aider à la compréhension et à la maîtrise des effets non linéaires, deux modèles numériques reproduisant dans le domaine temporel toutes les fonctionnalités du bassin sont développés et validés (générateur de type serpent, murs latéraux, plage absorbante, profondeur finie). Ces modèles sont basés sur une méthode spectrale de résolution des équations potentielles. Le premier modèle est développé au second ordre en série de perturbation ; le second en non linéaire complet (approximation HOS). Les techniques de génération existantes s'appuyant sur la réflexion sur les murs latéraux pour agrandir la zone de mesure utile sont employées dans les bassins numériques et expérimental. Le développement d'une solution analytique fréquentielle de la génération au second ordre permet de corriger le mouvement batteur en supprimant les ondes libres parasites dues aux non-linéarités. Le problème de la reproduction déterministe de séquences de houle est abordé à travers l'étude des paquets de vagues focalisés. En 2D, un modèle partiel au troisième ordre estime les vitesses de phase non linéaires nécessaires à la prédiction correcte du mouvement batteur. En 3D, un modèle linéaire est employé pour traiter de la directionnalitéThe study of directional waves belongs to the top priorities of the Laboratoire de Mécanique des Fluides, recently equipped with a large-sized wave basin. To exploit these new capacities as well as possible, the objective of this PhD is to acquire competences relating to as much the generation of the directional waves and the data analysis as the fine comprehension of the nonlinear phenomena involved with waves. To help the comprehension and control of these nonlinear effects, two numerical time domain models are developed and validated, reproducing all the features of the physical basin (segmented wavemaker, sidewalls, absorbing beach, finite depth). Both based on a spectral method of resolution of the potential equations, the first one is developed at second order in wave steepness while the second accounts for the fully nonlinear equations through an High-Order Spectral approximation. Generation techniques using sidewalls reflection to increase the size of the usable zone in case of oblique waves are implemented in both numerical of physical basins. A second order frequency domain analytical solution of the generation problem for oblique waves is developed and leads to the correction of the wavemaker motion to suppress the spurious free waves due to non-linearities on the wavemaker. The problem of the deterministic reproduction of steep events is tackled. In 2D, an original third order technique is proposed to accurately estimate the nonlinear phase velocities required to build the wavemaker motion. In 3D, a linear approach is followed to deal with the directionality of the focusing waves
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Josset, Christophe. "Modélisation numérique tridimensionnelle d'une centrale houlomotrice par une méthode couplée Rankine/Kelvin en domaine temporel." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2095.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de développer un simulateur complet de fonctionnement d'une centrale houlomotrice à colonne d'eau oscillante. Cette modélisation s'appuie sur un ensemble de techniques originales, permettant notamment la séparation du problème global en deux sous-problèmes, l'un extérieur l'autre intérieur. Ceux-ci sont résolus séparément, et couplé au final pour la simulation globale. Ce découplage permet la prise en compte des non-linéarités de la surface libre interne alors que le problème extérieur est lui traité de manière linéaire. La simulation globale combine les modèles hydrodynamique, aérodynamique de l'air ainsi que les équations caractéristiques des organes d'extraction et de contrôle. L'approche temporelle, doublée d'une représentation lagrangienne de la déformée de surface libre contribue à quantifier les divers effets non-linéaires. Une première application réelle de cet outil de simulation est présentée dans le cas d'une centrale existante (Pico, Açores) avec une étude de ses performances d'extraction d'énergie pour différents états de mer réalistes.
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Loiseau, Fabrice. "Simulation numérique d'écoulements à surface libre : caractérisation de la couche limite de fond engendrée par un écoulement de houle et de courant." Lille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LIL10144.
Full textAbstract:
Pour étudier le comportement de la couche limite engendrée par un écoulement de houle et/ou de courant, on se propose dans une première approche de modéliser des écoulements bidimensionnels verticaux en mettant en œuvre un programme de résolution des équations de la mécanique des fluides qui utilise une formulation a. L. E. (arbitrary lagrangian eulerian), technique particulièrement bien adaptée aux problèmes a surface libre. Une étude numérique intrinsèque de convergence portant sur le code a permis d'une part de fixer les paramètres de discrétisation et, d'autre part, de choisir la technique d'interpolation pour la définition de la surface libre, le schéma convectif et le schéma d'évolution de la surface libre au voisinage d'une paroi. L'étude de la propagation d'une onde solitaire a servi de cas test. Les comparaisons des résultats obtenus avec ceux d'origine expérimentale et analytique d'autres auteurs sont satisfaisantes. A partir de là nous avons traite trois aspects d'un problème important pour la dynamique sédimentaire: la détermination de la couche limite engendrée par un écoulement de houle et/ou de courant. Nous avons reproduit la configuration expérimentale du canal à houle du laboratoire de mécanique des fluides et génie civil du havre qui travaille avec le même objectif. Pour un écoulement de houle seule, les résultats obtenus par la modélisation numérique sont satisfaisants, compares aux résultats analytiques disponibles. Pour un écoulement de courant seul, les résultats sont également en bon accord avec les relations fournies par la bibliographie existante, cette étude a notamment permis de préciser les valeurs du coefficient de Chézy. Enfin, les premières simulations d'écoulements combines de houle et de courant ont été faites. La comparaison avec les résultats expérimentaux apparait satisfaisante pour un écoulement de houle dominant.
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Tromeur, Eric. "Simulations numériques des effets aéro-optiques pour les écoulements turbulents compressibles." Paris 13, 2004. http://www.theses.fr/2004PA132003.
Full textAbstract:
Des simulations numériques des effets aéro-optiques, via la simulation des grandes échelles (SGE), sont réalisées pour des écoulements turbulents compressibles de couche limite et de cavité. Dans ces configurations, le trouble de l'image provoqué par la distorsion de phase est l'aberration aéro-optique majeure subie par le front d'onde. Celle-ci provient de la variation de la masse volumique au sein de l'écoulement turbulent. Cette perturbation a pour effet de limiter les performances d'un système optique embarqué. En premier lieu, des SGE de couches limites turbulentes temporelles, aux nombres de Mach de 2,3 et 0,9, sont effectuées afin d'y évaluer la dégradation optique. Toutefois, ces simulations font face à plusieurs inconvénients. Afin de pallier ces limites, une simulation spatiale est mise en place via l'étude des conditions d'entrées turbulentes qui reste une question sensible en SGE. Une nouvelle méthode de renormalisation et de recyclage appliquée aux écoulements compressibles est alors mise en œuvre pour la réalisation d'une telle simulation. Par la suite, les enseignements acquis sur les effets aéro-optiques au sein d'une couche limite turbulente sont appliqués à une configuration complexe : la cavité optique. La physique des écoulements de cavité résulte de l'interaction d'une couche de mélange et d'ondes acoustiques. La difficulté revient alors à estimer la dégradation optique liée à chacun de ces deux processus. Au delà de leur intérêt prédictif, ces travaux précurseurs permettent de poser les bases nécessaires à l'analyse des effets aéro-optiques et de confirmer le rôle de la SGE pour ce type d'étudeNumerical simulations of aero-optical effects via large-eddy simulation (LES) are carried out in turbulent compressible boundary layer and cavity flows. Within these configurations, blur image caused by phase distortion is the main aero-optical aberration undergone by wave front. This one is due to density variation in turbulent flow. This perturbation is consequently limiting performances of onboard optical system. First of all, LES of temporal turbulent boundary layers at Mach numbers equal to 2. 3 and 0. 9 are made in order to evaluate optical degradation in such flows. However, these simulations are coping with several drawbacks. In order to compensate these limits, spatial simulation is implemented through turbulent inflow conditions study which remains a critical question for LES. So, a new rescaling and recycling method applied to compressible flows is set up to carry out such simulation. The obtained outcome about aero-optical effects in turbulent boundary layer is then applied to complex configuration : the optical cavity. The cavity flows physics result from mixing layer and acoustic waves interaction. Therefore, the difficult point consists of estimating optical degradation linked with each of these two processes. Beside their predictive capability, these announcing works are funding for aero-optical effects analysis and allow us to confirm the role of LES for this type of study
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Louin, Jean-Charles. "Effets d'hétérogénéités de teneur en carbone sur les cinétiques de transformations de phase et sur la genèse des contraintes internes lors du refroidissement d'aciers." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL077N.
Full textAbstract:
Lors de la fabrication d'une pièce industrielle, le traitement thermique est une opération qui nécessite de maîtriser à la fois les microstructures obtenues et les contraintes et déformations résiduelles. La simulation numérique est un outil précieux pour une meilleure optimisation de ces traitements. Dans ce contexte, l'objectif de notre étude a été de contribuer au développement d'un outil de calcul permettant de prévoir les microstructures, les déformations et les contraintes au cours du traitement thermique de pièces en acier pouvant contenir des hétérogénéités de composition chimique en particulier de teneur en carbone. Nous avons d'abord développé le modèle de calcul des cinétiques de transformation de phases des aciers existant au laboratoire pour prendre en compte l'effet de l'enrichissement en carbone de l'austnite lors de sa décomposition partielle en ferrite sur les transformations ultérieures. Des calculs thermiques, métallurgiques et mécaniques couplés ont ensuite permis une analyse détaillée de l'effet de gradients de teneur en carbone à l'échelle macroscopique sur la genèse des microstructures et des contraintes internes au cours du refroidissement. Nous avons en particulier quantifié les effets possibles de macro et mésoségrégations de solidification dans des cylindres très massifs de taille proche de celle d'un lingot. Une validation expérimentale des résultats de simulation numérique a été mise en place pour des éprouvettes cylindriques supposées homogènes en composition chimique (acier 40CrMnMo8) puis pour une éprouvette chimiquement hétérogène spécialement conçue et fabriquée pour notre étude. Au préalable, les caractérisations expérimentales de l'acier ont permis de construire le jeu de données complet nécessaire aux simulations. Les résultats expérimentaux et calculés ont permis de bien mettre en évidence le rôle de l'hétérogénéité chimique. Enfin, une bonne corrélation calcul- expérience a été obtenue pour la déformation au cours du refroidissement d'une éprouvette 3D en forme de croissantHeat treatment is a process that needs the control of both final microstructures and residual stresses and deformations. Numerical simulation is a useful tool for a better optimization of this process. The aim of our work was to contribute to the development of a numerical tool for the prediction of microstructures, stresses and strains during cooling of pieces that may contain chemical heterogeneities, particularly carbon content heterogeneities. Firstly, an existing model for the prediction of transformation kinetics in steels has been further developped in order to take into account the effects of the carbon content enrichment of austenite due to a partial ferritic transformation on the subsequent transformations. Coupled thermal, metallurgical, mechanical calculations have then been performed to study the effects of carbon content gradients on the microstructural evolutions and on the residual stresses development during cooling. Particularly, the possible effects of solidification macro and mesosegregations have been quantified in massive cylinders with sizes close to the size of an ingot. Secondly, experimental validations have been performed for homogeneous cylindrical specimen (40CrMnMo8 steel) and for a chemically heterogeneous specimen specifically designed for our study. The complete set of input data necessary for the simulations has been established from experimental characterizations of the steel. The role of chemical heterogeneity has been analysed through the experimental and calculated results. Finally, a good correlation has been obtained between measurements and calculation of the deformation during cooling of a 3D "croissant" shaped specimen
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Marieu, Vincent. "Modélisation de la dynamique des rides sédimentaires générées par les vagues." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13511.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une étude dynamique des rides sédimentaires générées par les vagues, dans le cadre des conditions hydrodynamiques rencontrées sur le plateau continental. Tout d'abord, une analyse dimensionnelle nous a permis de définir les paramètres hydro-sédimentaires sans-dimension régissant la structure géométrique des rides à tourbillons. Dans un second temps, un modèle morphodynamique des rides à tourbillons a été développé et couplé à un code de calcul 2D d'écoulement et de transport sédimentaire dans la couche limite oscillante. Ce modèle morphodynamique est basé sur un schéma numérique centré du deuxième ordre qui permet de résoudre l'équation de conservation du sédiment en présence d'une fonction de flux non-linéaire, présentant des pics raides et lorsque la vitesse caractéristique du fond est inconnue. Une procédure simulant les avalanches lorsque la pente locale des rides dépasse l'angle de repos a permis de compléter le modèle. L'application du modèle à la simulation de grandes rides orbitales a permis de décrire en détail les processus intervenant lors de l'évolution des rides : génération à partir d'instabilités, développement, appariement et absorption de rides. Pour finir, la simulation d'une expérience en canal a été effectuée, permettant ainsi de mettre en évidence les particularités des rides anorbitales.
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Brousset, Mathias. "Simulation et rendu de vagues déferlantes." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2296/document.
Full textAbstract:
Depuis plusieurs décennies, la communauté informatique graphique s’intéresse à la simulation physique du mouvement et du rendu des fluides. Ils nécessitent d’approcher numériquement des systèmes complexes d’équations aux dérivées partielles, coûteux en temps de calcul. Ces deux domaines trouvent entre autres des applications dans le domaine vidéoludique, qui requiert des performances pouvant offrir des résultats en temps interactif, et dans la simulation d’écoulements réalistes et complexes pour les effets spéciaux, nécessitant des temps de calcul et d’espace mémoire beaucoup plus considérables. Les modèles de la dynamique des fluides permettent de simuler des écoulements complexes, tout en offrant à l’artiste la possibilité d’interagir avec la simulation. Toutefois, contrôler la dynamique et l’apparence des vagues reste difficile. Cette thèse porte d’une part sur le contrôle du mouvement des vagues océaniques dans un contexte d’animation basée sur les équations de Navier-Stokes, et sur leur visualisation réaliste. Nos deux contributions principales sont : (i) un modèle de forces externes pour contrôler le mouvement des vagues, avec leur hauteur, leur point de déferlement et leur vitesse. Une extension du modèle pour représenter l’interaction entre plusieurs vagues et des vagues tournantes est également proposée. (ii) une méthodologie pour visualiser les vagues, à l’aide d’une méthode de rendu réaliste, en s’appuyant sur des données optiques des constituants océaniques pour contrôler l’apparence du fluide considéré comme milieu participant. La simulation et le contrôle de la dynamique des vagues sont mis en oeuvre dans un simulateur basé sur la méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). Afin d’obtenir des performances interactives, nous avons développé un moteur de simulation SPH tirant parti des technologies GPGPU. Pour la visualisation physico-réaliste, nous utilisons un moteur de rendu existant permettant de représenter des milieux participants. Utilisés conjointement, les deux contributions permettent de simuler et contrôler la dynamique d’un front de mer ainsi que son apparence, sur la base de ses paramètres physiquesPhysics based animation and photorealistic rendering of fluids are two research field that has been widely addressed by the computer graphics research community. Both have applications in the video-entertainment industry and used in simulations of natural disasters, which require high computing performance in order to provide interactive time results. This thesis first focuses on simulating breaking wave on modern computer architecturesm and then to render them in the case of oceanic environments. The first part of this thesis deals with physics-based animation of breaking waves, and describes a simple model to generate and control such waves. Current methods only enable to simulate the effects but not the causes of water waves. The implementation of our method takes advantage of GPGPU technologies because of its massively parallel nature, in order to achieve interactive performances. Besides, the method was designed to provide the graphist user-control of the physical phenomena, which enables to control in real time all the physical parameters of the generated waves, in order to achieve the desired result. The second part of this thesis deals with the optical properties of water in oceanic environments and describes a model that enables to realistically render an oceanic scene. Its second goal is to provide user-control of the oceanic constituants amount to tune the appearance of the oceanic participating media
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Maurel, Philippe. "Analyse et modélisation des courants et de la turbulence sous les vagues de vent." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT007H.
Full textAbstract:
Dans la couche melangee de suface, les interactions qui se developpent sous les vagues de vent entre les vagues, les courants et la turbulence sont a l'origine du champ tridimensionnel du mouvement moyen (circulations de langmuir) et de niveaux de turbulence eleves. Une analyse originale des donnees experimentales de laboratoire (et de campagnes de terrain), a partir d'echelles de references pertinentes baties sur les mecanismes d'interactions mis en avant par craik & leibovich, permet de degager les traits caracteristiques de cet ecoulement : les niveaux d'energie cinetique turbulente et de taux de dissipation a l'interface sont directement controles par les parametres de vagues (effet du deferlement) et la distribution verticale de ces grandeurs turbulentes est modifiee par la presence d'ecoulements secondaires. Un modele, base sur les termes sources generateurs de vorticite qui relient le courant de stokes de la vague gradients de vitesse moyenne longitudinale et sur une fermeture de la turbulence au premier ordre, a ete mis en oeuvre. Il apparait a partir d'une etude de sensibilite de ce modele aux nombres adimensionnels qui le composent, que le fetch favorise l'intensification des circulations de langmuir. La confrontation du modele sur les donnees experimentales met l'accent sur la difficulte a analyser le comportement des mesures quand on n'a pas d'indications sur les vitesses verticales : cette absence d'informations pourait etre a l'origine des difficultes rencontrees par les gens de terrain pour trouver des echelles explicatives des taux de dissipations observes. On dispose ainsi d'un modele de predetermination de l'ecoulement sous les vagues de vent si les caracteristiques des vagues et du vent sont connues.
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Bost, Marion. "Altération par le gel des massifs rocheux : étude expérimentale et modélisation des mécanismes de génération des contraintes dans les fissures." Phd thesis, Paris Est, 2008. http://pastel.paristech.org/4575/01/th%C3%A8sepdf2.pdf.
Full textAbstract:
Les chutes de pierres et de blocs posent des problèmes de gestion du territoire dans les zones montagneuses. Or la caractérisation temporelle du risque de rupture dans les massifs rocheux passe par la description de la cinétique des phénomènes d’altération. Dans le cas des falaises de calcaire en région montagneuse, on peut estimer que le processus prépondérant d’altération est la propagation de la fissuration sous l’effet des cycles de gel-dégel. Ce mécanisme de rupture par le gel a été reproduit en laboratoire sur des éprouvettes entaillées. Les différentes expérimentations ont permis d’établir un modèle de la contrainte générée par le gel. L’allure de la contrainte, le long de la paroi d’une fissure, présente un maximum qui, avec le temps, se propage en profondeur jusqu’à une valeur-limite apparemment intrinsèquement liée au matériau. En fait la contrainte générée est le résultat de l’équilibre entre la pression de confinement induite par la progression du front de glace en profondeur dans la fissure et les pertes d’eau dans le réseau poreux de la roche environnante. Elle est donc fortement dépendante de la géométrie de la fissure et des caractéristiques du réseau poreux de la roche. Le facteur d’intensité de contrainte en fond de fissure correspondant au modèle de contraintes établi a été analytiquement estimé. Il est conforme à la possibilité d’initiation de la rupture selon le principe de la mécanique de la rupture. Des observations microscopiques effectuées au cours des cycles de gel-dégel ont mis en évidence une rupture progressive et hétérogène des calcaires. La propagation des fissures observée a fait l’objet d’une simulation numérique aux résultats encourageants. Cette étude a permis de donner des éléments-clé pouvant servir à l’élaboration d’une méthode de prévision de détachement d’un bloc rocheux soumis à l’alternance de périodes de gel et de dégelStone and rock falls bring about problems related to land management in mountainous areas. Yet, the temporal assessment of the risk of rupture in blocks requires a kinetic description of weathering phenomenon. In the case of limestone cliffs in mountainous areas, it can be estimated that the dominant weathering process lies in cracks propagation due to freezingthawing cycles. This freezing-thawing mechanism within a rock matrix was reproduced in laboratory experiments with notched specimens. Experimental results allowed us to establish a model for the stresses due to frost. This stress model, along a crack inner wall, exhibits a maximum, which spreads more and more deeply along with spending time, until a limit, which is intrinsic to the material. Actually, the generated stress results as a balance between the confining pressure induced by the ice front spreading deeply in the crack and the water leakage in the porosity network in the vicinity of the crack. It is thus strongly dependent on the crack geometry and on the porous network features of the rock. An analytical assessment of the stress intensity factor at the crack bottom, by using the model established for the stress, was carried out. It matches the possibility to initiate a rupture according to linear failure mechanics laws. Microscopic observations of the crack evolution throughout the freezingthawing cycles show a progressive and heterogeneous rupture of the limestone. The crack propagation was simulated numerically. This simulation gave encouraging results, as it brought up to light key-elements which could be used to establish a predictive model for the failure of a rock mass subject to freezing-thawing cycles
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Letalleur, Nicolas. "Influence de la géométrie des aspérités dans un contact hydrodynamique lubrifie ultra mince : effets locaux et comportement moyen." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0113.
Full textAbstract:
Lorsque les deux surfaces d'un contact lubrifié sont très rapprochées, on utilise usuellement une modélisation de type lubrification mixte qui prend en compte à la fois la possibilité d'un contact entre les aspérités des surfaces et le caractère hydrodynamique de l'écoulement dans le reste du contact. L'originalité de notre travail est de supposer l'existence d'un film liquide ultra mince (lubrification fractionnée) qui subsiste entre les deux surfaces en contact en permettant une modélisation entièrement hydrodynamique. Le modèle décrit simultanément l'état du film entre les aspérités qui interfèrent et où l'épaisseur est supposée être de quelques dizaines de nanomètres (les plateaux) et dans le reste du contact (les vallées) où on retrouve les ordres• de grandeur usuels des films hydrodynamiques. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés après une partie bibliographique à simuler d'abord l'influence d'un nombre limité d'aspérités du type plateau-vallée isolées dans un écoulement ultra-mince tridimensionnel en y incluant les effets de la piezo-viscosité, de la compressibilité et de l'apparition éventuelle d'une zone cavitée. Les résultats du chapitre 2 montrent l'influence des conditions d'alimentation en lubrifiant, du modèle de cavitation et de l'élongation des aspérités. Une application de cette approche dans le cadre du laminage à froid est aussi présentée. Dans les chapitres 3 et 4 nous nous plaçons dans le cas où le nombre élevé d'aspérités dans le contact ne permet plus un calcul «exact» et l'on doit recourir à des méthodes de prise de moyenne pour déterminer le comportement global du mécanisme. En se plaçant dans un cadre physique simplifié (écoulement newtonien iso visqueux sans cavitation), nous mettons en évidence les « flows-factors » qui caractérisent ces équations moyennes. Nous présentons une série de résultats qui montrent le comportement de ces flows factors pour des surfaces déterministes, aléatoires et/ou fractalesWhen the two surfaces of a lubricated contact are very close one together, mixed lubrication model are usually considered. They included bath the possibility of a contact between some asperities and simultaneously used hydrodynamic models in the other part of the contact. In our worlc, w assumed the existence of an ultrathin liquid film (fractionated lubrication theory) on the whole contact so that a pure hydrodynamic approach can be used. So the model take into account the description of very thin film areas (plateau) where the gap is as small as 50 nanometer and of valleys where the gap is fare bigger. In this context, we first consider the influence of a small number of isolated plateau-valley asperities in a three dimensional thin flow. The influence of various parameters is studied as the compressibility, the aspect ratio of the asperity, the piezo-viscosity and the input flow which indeed control the occurrence of the cavitation. An application in the context of the cold rolling is given. In the second part of the thesis, we try to take into account the existence of a great number of asperities so that exact computation is prohibited. Only the global behavior of the flow can be obtained by way of averaged models. Assuming newtonian, iso-viscous and non cavitating flow, we gained the so called flow F1. Ctors which enables us to write the averaged equations. A lot of numerical results are presented to show the behavior of such flow factors for deterministic, fractal and randomly generated surfaces
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Pernin, Nicolas. "Contribution à la modelisation et à la simulation numérique des effets d'échelle en mise en forme." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2034.
Full textAbstract:
La modélisation des procédés de mise en forme de pièces métalliques en faibles dimensions nécessite de tenir compte de phénomènes appelés effets d'échelle. Après une revue bibliographique des technologies liées aux procédés de micro-formage de pièces minces et massives, deux principaux effets d'échelle sont mis en évidence : un effet tribologique et un effet rhéologique. Afin de prendre en compte les effets rhéologiques, trois approches sont proposées. Le premier modèle développé est un modèle cœur-peau qui consiste à modéliser le comportement du matériau en distinguant le cœur et la peau du matériau. Ce modèle permet de traduire l'effet de grains moins écrouissable en surface qu'à cœur de la pièce. Le second modèle est un modèle à gradient de plasticité : un terme en laplacien de la déformation plastique équivalente est ajouté dans la relation d'écrouissage qui figure dans le critère de plasticité. Le Laplacien de la déformation plastique équivalente à un certain point d'intégration est déterminé à partir des dérivées d'un polynôme, qui est interpolé en utilisant les valeurs du multiplicateur plastique aux points d'intégration voisins. Le dernier modèle est un modèle d'endommagement non local au sens de Gurson-Tvergaard-Needleman. La fraction volumique de cavité est régularisée par une équation intégrale sur un certain voisinage de chaque point d'intégration de Gauss. Les trois modèles ont été implémentés dans le code de calculs par éléments finis POLYFORM dédié aux grandes déformations. Cette intégration est réalisée dans le cadre d'une approche quasi statique implicite. Un ensemble de tests numériques valide l'intégration numérique des modélisations proposéesThe modelling of metal forming processes in small dimensions requires to take account of phenomena called scale effects. After a bibliographical review of technologies related to microforming processes of thin and volumic parts, two main scale effects are highlighted: a tribological effect and a rheological effect. In order to take account of the rheological effects, three modelling are proposed. The first is a surface layer model which consists in modelling the behavior of material by distinguishing the core (internal part) from the skin (external part). This model translate the hardenable effect of grains on the surface than in core of the part. The second one is a strain gradient plasticity model: a term in Laplacian of the equivalent plastic strain is added in the hardening relation which appears in the plasticity criterion. At each integration point, the Laplacian of the equivalent plastic strain is given from derived from a polynomial, which is interpolated by using the values of the plastic multiplier at the close integration points. The last is a nonlocal damage model which is based on a Gurson-Tvergaard-Needleman approach. The void volume fraction at each integration point is regularized by an integral equation on a certain neighborhood. The three modellings were implemented in the finite element code POLYFORM dedicated to numerical simulation of metal forming processes including larges strains. A quasi static implicit approach is used to solve the problem. A set of numerical tests validates the numerical integration of suggested modellings
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Happy, Henri. "Helena : un logiciel convivial de simulation des composants à effets de Champs." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10062.
Full textAbstract:
Ce travail concerne la modélisation de composants à Effet de Champ en régime linéaire, intégrée à un logiciel convivial nommé HELENA, pour «Hemt ELEctrical properties and Noise Analysis». HELENA est un logiciel facile d'emploi, qui permet d'obtenir : la loi de commande de charges de la structure des couches sous la grille (caractéristique C-V), les caractéristiques statiques du transistor, le schéma équivalent intrinsèque petit signal, les performances de bruit du transistor extrinsèque, les paramètres S et les différents gains. La modélisation est basée sur l'approche quasi-bidimensionnelle, qui est améliorée de façon significative: 1) Nous tenons compte de la loi de commande de charges exacte de la structure pour l'analyse du composant. 2) Les paramètres du schéma équivalent petit signal sont déterminés par la méthode de la ligne active. 3) Les performances de bruit du transistor sont calculées en utilisant le formalisme des matrices de corrélation, couplé à la méthode de la ligne active. 4) Le découplage total entre l'analyse de la loi de commande de charges et l'analyse des performances du transistor permet de traiter divers types de composants HEMT et MESFET. Les différents résultats sont obtenus avec des temps de calcul réduits, et son en bon accord avec l'expérience, dans une large gamme de fréquences. Le logiciel HELENA constitue ainsi un outil très intéressant pour l'optimisation de composants discrets et des circuits micro-ondes. Une commercialisation de ce logiciel est prévue, et des contacts sont pris dans ce sens
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Desmons, Florian. "Étude numérique du déferlement de vagues capillo-gravitaires." Thesis, Bordeaux, 2021. http://www.theses.fr/2021BORD0040.
Full textAbstract:
Le déferlement des vagues, qui se produit de l'océan vers la zone côtière, est un phénomène d'écoulement diphasique complexe qui joue un rôle important dans de nombreux processus, notamment sur le transfert de matière, de quantité de mouvement et d'énergie entre l'air et l'océan. Les récentes tentatives de modélisation se heurtent au manque de connaissances physiques des plus petits détails des processus de déferlement. En outre, aucune loi d'échelle universelle pour les variables physiques n'a été trouvée jusqu'à présent.Une méthode de préservation de la quantité de mouvement, basée sur des travaux récents de la littérature, a été développée pendant la thèse afin d'atteindre les plus fins détails du processus de déferlement pour les ondes capillo-gravitaires. Cette méthode réduit l'échange non physique de la quantité de mouvement entre deux fluides pendant la simulation, ce qui permet d'effectuer des simulations très précises de déferlement de vague. Cette méthode a été vérifiée sur des cas de vérification de la littérature et validée par des expériences réalisées en laboratoire, telles que l'impact d'une goutte d'eau sur une surface libre et le déferlement d'une vague plongeante sur une plage. Ces vérifications et validations confirment l'utilisation de la méthode développée lors de l'étude suivante sur le déferlement des vagues.Dans la littérature, la plupart des résultats expérimentaux et numériques ont été réalisés pour des vagues en eau profonde. L'étude se concentre sur l'influence de la profondeur sur la dynamique du déferlement. La géométrie de surface, les anneaux de vorticité sous-marins et l'énergie totale sont étudiés pour plus de 170 simulations précises du déferlement d'une vague de Stokes sur un fond plat. Les nombreux résultats des simulations ont permis la génération de carte de déferlements pour trois différentes profondeurs d'eau. Les types de déferlements plongeant et glissant ont été subdivisés en fonction des observations faites. Ainsi, les études réalisées au cours de la thèse ont permis d'accroître les connaissances sur le déferlement d'ondes capillo-gravitaires de profondeurs d'eau intermédiairesSurface wave breaking, occurring from the ocean to the coastal zone, is a complex and challenging two-phase flow phenomenon which plays an important role in numerous processes, including air–sea transfer of gas, momentum and energy. Recent modelling attempts are struggling with the lack of physical knowledge of the finest details of the breaking processes. Furthermore, no universal scaling laws for physical variables have been found so far. Hence, parameterising and characterising breaking dynamics becomes very difficult.A numerical momentum preserving method, based on literature, has been developed during the thesis in order reach the finest details of the breaking process for capillary-gravity waves. This method reduces the nonphysical sea-air exchange of momentum during the simulation which allows to perform highly accurate simulations of the breaking process. This method is verified on literature verification cases. And it is validated on laboratory experiments such as drop impact on deep pool and breaking plunging wave on the sloping beach. These verifications and validations confirm the use the method developed during the following study on breaking wave.The breaking of capillary-gravity waves was investigated with the variation of the wave depth. In the literature, most of the experimental and numerical results were performed for deep water wave. The study is focused on the influence of the depth on the breaking dynamics. The surface geometry, underwater vorticities and total energy are studied for more than 170 simulations of the breaking of a Stokes wave on a flat bottom. The numerous simulations results permit to create a breaking map for three different ratios of water depth over the wavelength. The plunging and spilling breaking types were subdivided following the observations done on the simulations. The studies performed during the thesis lead to a better understanding of the breaking wave of capillary-gravity waves for intermediate depth
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Le, Merle Eva. "Étude des propriétés physiques des vagues océaniques à partir d'observations par radar aéroporté à ouverture réelle." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV084.
Full textAbstract:
La compréhension et la prévision des vagues relèvent d’un enjeu économique et sociétal d’une part, notamment pour la navigation, les activités pétrolières et côtières, et d’un enjeu climatique d’autre part car les vagues participent aux échanges entre l’océan et l’atmosphère. Ces échanges se font par le biais de processus physiques complexes. L’observation des vagues par les instruments in situ et par télédétection a permis d’améliorer la représentation des vagues dans les modèles. Cependant, l'amélioration des concepts instrumentaux et l’amélioration de la représentation des processus physiques liés à l’évolution des vagues dans les modèles nécessitent de poursuivre des travaux de recherche en physique de la mesure par télédétection radar de la surface océanique. Le radar SWIM, à bord de la mission CFOSAT, est un nouveau concept dédié à la mesure des spectres de vagues. Ce système permet de fournir des informations détaillées sur les vagues à l’échelle globale. Afin de préparer la mission CFOSAT, un radar aéroporté a été développé par le CNRS-LATMOS avec le soutien du CNES. Ce radar, dénommé KuROS, utilise un principe et une géométrie de mesure comparables à ceux relatifs au radar SWIM. Les objectifs de cette thèse sont doubles : d’une part comprendre les performances et les limites du radar aéroporté KuROS, et d’autre part caractériser l’apport de l’information spectrale observée à moyenne échelle par un tel concept. La première partie de la thèse traite de la comparaison des paramètres spectraux des vagues mesurées par KuROS, lors de deux campagnes de mesure, avec des données issues de modèles de vagues. On montre en particulier que les situations pour lesquelles la longueur d’onde des vagues est inférieure à 200 m et leur hauteur significative est inférieure à 4 m sont les plus appropriées à la mesure des spectres de vagues par KuROS. Un simulateur a ensuite été développé afin de quantifier les performances des mesures en fonction de l’état de la surface marine et de la géométrie d’observation. Les résultats de ce simulateur, comparés aux observations, nous permettent de confirmer les conditions dans lesquelles les paramètres spectraux sur les vagues issus de KuROS sont obtenus avec une bonne précision et de préciser quels sont les facteurs qui impactent le plus la dégradation de la précision de mesure dans certaines conditions d’état de merUnderstanding and forecasting waves is very important for economic and societal issues because they have an impact on the navigation, oil industry and littoral activities. Moreover, waves are the principal actor in air sea exchange processes which have an important impact on climate. Wave observations with in situ measurements and remote sensing observations allow to improve the representation of wave physical processes in the models. However, improvement of instrumental concept and the improvement of the wave representation in the models still need to pursue the work in the understand of the radar measurement over oceans. The SWIM radar, onboard the CFOSAT mission, is a new concept dedicated to the measurement of wave spectra at the global scale. This system provides detailed information about waves (height, frequency, direction, spread…). In order to prepare the CFOSAT mission, the CNRS-LATMOS developed an airborne radar with the help of the French space agency (CNES). This radar named KuROS uses measurement geometry and principle similar to the ones of SWIM. The objective of the thesis is twofold: firstly, to characterize and understand the performances and the limits of the KuROS airborne radar and secondly, to identify the complementary information provided by the spectral measurements of waves at the regional scale in the study of wave physics and modelling. The first part of the thesis is about the comparison of the wave parameters measured by KuROS during two field campaigns with data from wave models. We show that conditions with wavelengths lower than 200 m and significant wave heights lower than 4 m are the most appropriated situations for the wave spectrum measurements with KuROS. A simulator has been developed in order to evaluate the measurement performances with respect to the sea surface state and the observation geometry. The results of the simulations, compared to the observations, allow us to confirm in which conditions wave spectral parameters are obtained with a good accuracy with KuROS and to specify the factors which impact the most the measurement accuracy in some sea state conditions
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Mikhail, Adel. "Simulation des effets tunnel résonnant dans les nanostructures de semiconducteurs." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-451-1.pdf.
Full textAbstract:
Cette etude concerne les phenomenes tunnel resonnant dans des micro-composants en configurations planaire et verticale. Tout d'abord, les transferts de charge entre des systemes quantiques de differentes dimensionalites sont etudies en utilisant un nouveau formalisme prenant en compte l'ouverture du systeme. Dans la zone d'accumulation, nous definissons une densite locale d'etat. Nous montrons qu'il existe, hors resonance, une densite locale d'etat non nulle dans la zone d'injection resultant d'un couplage important avec la zone quantique centrale. Cet effet de signature est a l'origine d'une composante de courant importante dans la zone de resistance differentielle negative, demontre pour la premiere fois a notre connaissance. Par ailleurs, nous avons simule des structures double barrieres gaas, a la temperature de l'azote liquide. Les caracteristiques courant-tension montrent une evolution de type plateau en tres bon accord avec les experiences effectuees par le groupe de ntt au japon. Egalement, nous avons recemment caracterise une structure sur inp presentant des evolutions similaires. Dans une seconde etape, le nouveau formalisme nous permet d'inclure les effets d'interaction que ce soit dans la transmission ou dans l'injectionLa probabilite de transmission quantique est calculee de facon auto-coherente en tenant compte du temps de duree de vie dans le puits a l'aide d'une nouvelle methode d'analyse basee sur les fonctions d'airy. La comparaison theorie experience est satisfaisante pour une large gamme de temperature. Enfin, le potentiel electrostatique bidimensionnel pour des nanostructures laterales est etudie a partir d'un modele hydrodynamique. Deux modifications cle sont introduites, a savoir, la modelisation d'un contact ohmique profond et l'introduction de l'effet de degenerescence. Un tel modele est capable de decrire les structures resonnantes de la caracteristique courant tension resultant des transferts resonnants dans les puits de potentiels induits par les grilles de commande
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Sahraoui, Sohbi. "Effets dynamiques dans les essais de rupture aux grandes vitesses de chargements : Etude de quelques polymères." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10612.
Full textAbstract:
Etude experimentale de la rupture du pmma et d'un alliage de polymeres (polyepoxyde-polyurethanne) soumis a des chargements rapides. Simulation numerique par analyse modale de la flexion dynamique d'eprouvettes entaillees
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Araujo, Filho Moacyr Cunha de. "Circulations de Langmuir et turbulence sous une houle cisaillée par le vent." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT019H.
Full textAbstract:
Il s'agit d'une contribution a la modelisation des processus de transfert dans la couche marine de surface: on veut rendre compte en particulier de l'organisation en cellules de langmuir du champ cinematique moyen et des fortes intensites turbulentes observees en presence de vagues cisaillees par le vent. L'interet de l'etude est de verifier l'influence de la turbulence sur l'organisation cellulaire, et reciproquement l'influence des ecoulements secondaires sur le champ turbulent. Un premier ensemble de cas traites est rapporte a des situations environnementales typiques, pour lequel la turbulence du milieu est representee par une viscosite equivalente constante. On cherche l'effet d'un gradient de pression longitudinal sur la structure des ecoulements. Les reponses transitoires du modele sont comparees a des observations de terrain et a d'autres travaux trouves dans la litterature. Le second ensemble de simulations est rapporte essentiellement a des experiences de laboratoire, obtenues dans des souffleries air-eau a fetch limite. Dans ce cas, on utilise une fermeture au point de la turbulence a l'aide d'un modele a deux equations du type (k, ). Les experiences sont utilisees pour verifier l'influence simultanee de la convection secondaire et des conditions a la limite de surface pour les grandeurs turbulentes. Ces conditions a la limite sont donnees soit par un equilibre production-dissipation, soit par un equilibre diffusion-dissipation de l'energie cinetique turbulente. Les resultats confirment l'importance des mouvements secondaires sur les structures cinematiques et turbulentes des ecoulements, et permettent aussi de verifier des hypotheses de modelisation des contributions orbitales sur le surplus d'energie cinetique turbulente frequemment observes sous des vagues energetiques
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Brosse, Alexandre. "Modélisation expérimentale et numérique des effets induits par la rectification : aApplication à la rectification haute productivité." Saint-Etienne, EMSE, 2009. http://www.theses.fr/2009EMSE0017.
Full textAbstract:
La rectification est un procédé de fabrication indispensable à la réalisation de pièces de qualité. Cependant, plusieurs endommagements (brûlures, fissures,…) générés par le contact de la meule sur la pièce usinée peuvent apparaître. Dans un souci d’optimiser ou d’améliorer la productivité du procédé de rectification, la mesure, la compréhension et la prédiction de ces phénomènes sont alors nécessaires. Dans ces travaux, l’utilisation de techniques actuelles comme la mesure de température par thermographie ou de contraintes résiduelles par diffraction des rayons X a permis de déterminer de nouveaux modèles expérimentaux. La prédiction des endommagements passe ensuite par la simulation par éléments finis du procédé avec prise en compte des transformations métallurgiques. Face aux différents chargements thermodynamiques présents au niveau du contact entre meule et pièce, une approche globale est utilisée couplée avec une méthode inverse sur les résultats expérimentauxGrinding is one of the most complex material removal processes where many domains of physics take place. During grinding, many phenomena can appear such as burns or cracks that can affect the integrity of the ground surface. They are linked to the amount of thermal and mechanical energy that enter the workpiece. In order to improve the grinding process and its productivity, ameliorations have to be made concerning measurements and predictions of these phenomena. In this work, the use of current measurement methods such as thermography for temperature or X-ray diffraction for residual stresses help to improve the models of grinding and explain the relation between the grinding parameters and the damage of the surface. Numerical simulation is the other way of understanding and predicts damage. The metallurgical transformations that can appear during grinding are taken into account and an inverse method is used for the modeling of thermo-mechanicals loads entering the workpiece
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Wasier, Julie. "Etude expérimentale des effets d'une frontière sur la propagation des ondes acoustiques à travers une turbulence thermique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0046.
Full textAbstract:
Les ondes acoustiques qui se propagent dans un milieu turbulent subissent d'importantes perturbations dues aux fluctuations aléatoires du milieu de propagation. De nombreuses mesures réalisées dans l'atmosphère ont permis de mettre en évidence l'influence de la turbulence sur la propagation du son au voisinage d'un sol. On observe des modifications du régime d'interférence lié à l'existence d'ondes directes et d'ondes réfléchies par le sol ainsi que des variations de niveaux acoustiques importantes. La turbulence atmosphérique est aussi à l'origine d'une augmentation des niveaux sonores dans la zone d'ombre acoustique qui se forme en présence d'un gradient vertical de célérité du son négatif. Notons que dans l'ensemble des expériences réalisées en extérieur, il est difficile de dissocier les effets des différents phénomènes qui interviennent (gradients de vitesse du vent, de température, fluctuations de température et de vitesse. . . ). Un dispositif expérimental en laboratoire a donc été mis au point afin de réaliser des essais reproductibles dans des conditions où la turbulence serait contrôlée. Des études précédentes dans la chambre anéchoïque de l'ECL ont montré qu'il était possible de simuler l'influence d'une turbulence thermique sur la propagation des ondes acoustiques en espace libre en travaillant dans l'air au-dessus d'une grille chauffante. L'installation existante a donc été modifiée de façon à prendre en compte les effets d'une frontière. Deux types de frontière ont été envisagés : une paroi plane de façon à étudier le réseau d'interférences lié à l'existence d'une onde directe et d'une onde réfléchie par la paroi, une paroi courbe pour modéliser un gradient de célérité du son et étudier les phénomènes de diffusion dans la zone d'ombre acoustique ainsi créée. Pour chaque configuration, des mesures du niveau sonore moyen et des fluctuations sonores ont été effectuées. Ceci nous a donc conduit à étudier les moments d'ordre 2 et 4 du champ de pression acoustique. Les résultats expérimentaux ont ensuite été comparés à des résultats de simulations numériques obtenues à l'aide d'un modèle statistique de résolution des équations de propagation, développé au Laboratoire. Dans ce modèle, les fluctuations de température sont obtenues par synthèse de modes de Fourier aléatoires et le milieu de propagation est alors représenté par un ensemble de réalisations indépendantes. Pour chacune d'entre elles, le champ de pression acoustique est obtenu en résolvant une équation de propagation de type parabolique. En ce qui concerne la configuration paroi plane, les comparaisons calcul-mesures se sont avérées satisfaisantes, pour une large gamme de fréquences acoustiques. Concernant la configuration paroi courbe, les comparaisons dans le cas sans turbulence sont excellentes. Ceci nous a donc permis de valider l'analogie existant entre la propagation du son dans une atmosphère réfractive et la diffusion du son par une surface courbe. Notons, que nous avons clairement mis en évidence les effets de diffusion du son par la turbulence dans la zone d'ombre acoustique ce qui valide les observations faites lors des campagnes de mesure en extérieurAcoustic waves propagating through turbulent media are significantly affected by the random inhomogeneities (temperature, velocity. . . ) occurring along the propagation path. Outdoor experiments have established the influence of atmospheric turbulence on sound propagation near the ground. In particular, it was shown that turbulence affects the interference pattern due to the existence of direct and reflected waves and changes the sound pressure level. In addition, turbulence increases sound pressure levels in the shadow zone created by an upward refracting atmosphere. However, the uncertainties with regard to meteorological parameter, namely the velocity and temperature gradients, make it critical to assess their individual influences on sound pressure level. We therefore decided to make a laboratory experiment in which the turbulence could be perfectly controlled. Several investigations showed it was possible to simulate the influence of thermal turbulence on acoustical wave propagation in free space by using a heated grid in air. The existing installation was modified to take the effect of a boundary into account. Two types of boundary were considered : a plane boundary to study the interference pattern due to the existence of a direct and a reflected wave, a curved boundary to simulate an upward refracting atmosphere and study the sound scattering by turbulence into an acoustic shadow zone. For each case, mean sound pressure levels and sound pressure fluctuations were measured. It leads us to characterize the second and fourth order moments of the sound pressure and the probability density. In addition, a numerical model based on a wide-angle parabolic equation has been used to predict the acoustic field measured in our experiments. In this statistical model, developed at the LMFA, the turbulence is represented as a set of independent realizations generated by the superposition of random Fourier modes. In the case of a plane boundary, the experimental data were compared with numerical results and a new theoretical model developed by Ostashev et al. There is good agreement between theory and measurements over a wide range of propagation distances and for a large frequency range. In the case of a curved boundary, the experiment without turbulence validate the analogy between the propagation above a curved surface and the propagation in an upward refractive atmosphere. Sound pressure level measurements with turbulence clearly underline the sound scattering by turbulence into the acoustic shadow zone; and the fourth order moment data suggest that the scattered field in the acoustic shadow is dominated by contributions from a small region close to the limiting ray
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Frackowiak, Bruno. "Approche expérimentale et simulation numérique des effets d'interactions entre gouttes en évaporation." Toulouse, ENSAE, 2007. http://www.theses.fr/2007ESAE0003.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif la modélisation des phénomènes d'évaporation autour des gouttes de carburant dans les chambres de combustion, phénomènes fortement influencés non seulement par les conditions ambiantes (pression, température, vitesse de l’air. . . ) mais aussi par la présence d’autre gouttes de carburant à proximité de la goutte considérée. La thèse s’appuie sur une mesure de la concentration de vapeur autour de jets de gouttes monodisperses par la technique de Fluorescence Induite par Laser (FIL) et sur une simulation numérique directe de l'évaporation des gouttes pour des configurations élémentaires telles la goutte isolée, le jet monodisperse et trois gouttes disposées en triangle. Cette simulation numérique, associée aux mesures expérimentales, permettra de valider des corrélations fines destinées à être introduites dans les simulations globales des chambres de combustion.
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Haberkorn, Marie. "Simulations des grandes échelles en canal plan turbulent : Effets de compressibilité et propagation acoustique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2004/HABERKORN_Marie_2004.pdf.
Full text
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Sauvage, Renaud. "Étude des effets de compressibilité à grands nombres de mach par simulation numérique directe d'une couche cisaillée." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT053H.
Full textAbstract:
La simulation numérique directe est mise en oeuvre pour dégager les effets de compressibilité qui se manifestent dans les écoulements à grandes vitesses. La configuration de zone de mélange où ces phénomènes apparaissent et qui ne sont que partiellement expliqués, est retenue. La première phase consiste en la parallélisation et l'optimisation du code, ainsi qu'en l'implantation de conditions aux limites et à leur validation. Un code de stabilité linéaire non visqueuse est développé afin de générer le champ de perturbations initiales à l'aide des modes les plus instables. Après la mise en place de l'outil numérique, les nombres de Mach convectifs 0. 4, 0. 8, 1. 2 et 1. 6 sont traités. Les résultats ont permis de détailler la transition dont les mécanismes sont très différents à faibles et à forts nombres de Mach. L'apparition de chocs locaux de faible intensité dans les cas supersoniques a pu être également mise en évidence. Le traitement statistique et les bilans énergétiques de l'écoulement turbulent ont permis de dégager les termes prépondérants qui sont responsables des effets de compressibilité. A l'issue de ce travail, une base de donńées existe et peut être utilisée à l'amélioration des modèles de turbulence compressible.
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Darles, Emmanuelle. "Représentation et rendu de l’océan en synthèse d’images réalistes." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/2ad0d72b-74d1-4984-ba70-1e253c8bd256/blobholder:0/2008LIMO4037.pdf.
Full textAbstract:
De nos jours, les images de synthèse sont omniprésentes dans notre quotidien. Le réalisme de ces images est grandissant, surprenant, et il n’est souvent pas aisé de distinguer la réalité de la virtualité, cette réalité faite et enrichie par toute la complexité des phénomènes naturels qui nous entourent. L’eau est un de ces phénomènes dont la variété et la richesse dynamique rend la représentation complexe. Nous nous intéressons dans cette thèse à sa forme la plus étendue, celle des océans, qui font partie intégrante de nos paysages. Dans un premier temps, nous étudions les méthodes permettant la simulation et le rendu de l’océan à la fois dans le domaine physique mais aussi dans le domaine de la synthèse d’images réalistes. Dans le second chapitre, nous proposons une nouvelle méthode de rendu unifiée permettant une visualisation plus rapide de l’océan au large et permettant d’approximer les échanges lumineux surfaciques et sous-surfaciques, l’écume et les phénomènes d’éblouissements. Dans le chapitre 3, nous nous intéressons au déferlement des vagues en proposant une nouvelle approche adaptative basée physique permettant de reproduire ce phénomène et de réduire les temps de calculs imposés par la résolution des équations de la mécanique des fluides en 3D. Dans le quatrième chapitre, nous étendons ce modèle en proposant une approche hiérarchique permettant une plus forte accélération du processus de résolution et d’obtenir une simulation proche de l’interactivitéNowadays, computer generated images are very present in our everyday life. Realism of these images is increasing, surprising and it isn’t often easy to distinguish the reality of the virtuality, this reality made by all the complexity of the natural phenomena which surround us. Water is one of these phenomena among which the variety and the dynamic comportment produce complex representation. We are interested in this thesis in its most area shape, that of the oceans, which are a part integral of our landscapes. At first, we study the methods allowing the simulation and rendering of the ocean in the physical domain and in computer graphics. In the second chapter, we propose a new rendering method unified allowing a faster visualization of ocean surface and allowing to approximate scattering and sub-scattering exchanges of light, foam and glare effects. In the chapter 3, we are interested to breaking waves by proposing a new physical based adaptive approach allowing to reproduce this phenomenon and to reduce time of calculations imposed by the resolution of equations of the fluid mechanics in 3D. In the fourth chapter, we extend this model by proposing a hierarchical approach allowing a stronger acceleration of the process of resolution and to obtain a simulation close to interactivity
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BARROS, ELISABETH. "Estimation de parametres dans les equations de saint-venant." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066465.
Full textAbstract:
Le but de cette these a ete de mettre au point une methode robuste pour identifier des parametres inconnus (tel le coefficient de frottement) apparaissant dans les equations de saint-venant bidimensionnelles. Ces equations d'ecoulement a surface libre ont ete discretisees en elements finis et sont resolues grace au code industriel telemac-2d developpe par le laboratoire national d'hydraulique d'e. D. F. La technique employee s'inspire de la theorie du controle optimal et consiste a trouver le minimum d'une fonction cout definie comme etant l'ecart quadratique entre les mesures et les sorties du modele numerique. Le probleme d'optimisation est donc de trouver le minimum de ce critere cout. Pour resoudre ce dernier, le calcul du gradient de la fonction cout est requis ce qui s'effectue en utilisant la methode adjointe de g. Chavent. La minimisation se realise ensuite a l'aide d'une technique similaire au gradient conjugue. L'algorithme d'optimisation a ete applique a des cas schematiques avec des mesures simulees et a montre son bon fonctionnement. Il a ete utilise ensuite pour estimer les coefficients de frottement dans la manche et l'ocean atlantique a l'aide de mesures reelles
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Houma, Jaouad El. "Analyses des effets des mouvements d'air dans les galeries d'antipistonnement d'un tunnel bitube sur le comportement dynamique des trains." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10072.
Full textAbstract:
Pour répondre aux questions posées par EUROTUNNEL, concernant la sécurité et le confort des voyageurs, nous avons conçu un programme informatique de simulation de comportement dynamique du wagon soumis aux excitations du vent des galeries d'anti-pistonnement. Dans une première partie, nous avons parlé des formes d'excitations auxquelles sera soumis le wagon, puis nous avons décrit les étages de suspension du wagon et leurs liaisons, enfin nous avons mis en évidence les différents mouvements créés sous l'effet du vent et nous avons écrit leurs équations. Dans une deuxième partie, nous avons testé plusieurs méthodes de résolution de systèmes d'équations différentielles, après comparaison des résultats obtenus par ces méthodes nous avons pu choisir une méthode qui présente le meilleur compromis : précision et rapidité. Dans la dernière partie, grâce aux amplitudes des mouvements du wagon obtenues dans différentes configurations de trafic, nous avons répondu aux questions :-Y a t-il un risque de collision du wagon entre la voûte du tunnel ? -Quels effets les amplitudes de ces mouvements auront-elles sur le confort des voyageurs ? -Peut-il se produire pour certaines vitesses de trafic des phénomènes de résonance?
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Mochel, Loïc. "Etude des effets technologiques par des méthodes numériques innovantes sur des configurations de lanceur." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066059/document.
Full textAbstract:
Aujourd’hui, l’accès à l’espace constitue un enjeu scientifique, technologique et politique d’importance. Il est primordial de pouvoir garantir le succès de la mise sur orbite des satellites pour un coût de transport minimal. Les lanceurs tels qu’Ariane 5 sont soumis à des fluctuations de pression pouvant induire des efforts instationnaires repris par les vérins du moteur Vulcain. Ces efforts s’exercent notamment dans la zone décollée du culot du lanceur normalement à l’axe de la poussée et sont qualifiés de charges latérales. Du point de vue de la simulation numérique, l’étape de discrétisation des éléments technologiques du lanceur rend la génération de maillages structurés particulièrement complexe. Cette constatation conduit à la présente étude. Dans le but d’évaluer l’influence des effets technologiques sur la prévision des charges latérales pour des configurations réalistes de lanceur, la thématique des frontières immergées est étudiée. L’objectif est de développer une stratégie numérique permettant d’accroître le niveau de complexité de la géométrie considérée tout en conservant la précision des résultats des études antérieures sur des configurations simplifiées. Cette stratégie s’inscrit dans le cadre de simulations numériques ZDES d’écoulements massivement décollés d’arrière-corps, à haut nombre de Reynolds et en régime compressible. Les capacités de la méthodologie développée sont évaluées sur des cas tests numériques canoniques avant d’être éprouvées sur des configurations simplifiées de lanceur. Enfin, l’effet de cette stratégie sur la prévision des charges latérales est étudiéNowadays, access to space has become a great issue in scientific, technological and political framework. It is essential to ensure the success of the placing of orbiting satellites with a minimal flight cost. Launchers, as the Ariane 5 space launcher, are subject to pressure fluctuations which can lead to unsteady loads on the actuators of the Vulcain engine. These loads occur especially in the separated zone of the launcher base flow and act normally to the thrust axis. They are referred to as side loads. From the numerical simulation perspective, the launcher technological elements discretization process makes the generation of structured mesh particularly difficult. The present study lies within such a framework. In order to assess the influence of the technological effects on the side loads prediction for realistic launcher configurations, immersed boundaries are studied. The aim is to develop a numerical strategy able to increase the level of geometrical complexity of the geometry at stake while maintaining the accuracy of the results of previous studies on simplified configurations. This strategy fits into numerical simulations of ZDES type of separating/reattaching flows at high Reynolds number and compressible regime. The abilities of the methodology are first assessed on canonical numerical test cases. Then, the strategy is applied on simplified launcher configurations. Finally, the effect of this strategy on the side loads prediction is assessed
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Février, Pierre. "Étude numérique des effets de concentration préférentielle et de corrélation spatiale entre vitesses de particules solides en turbulence homogène isotrope stationnaire." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT042H.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est consacré à l'étude des écoulements turbulents diphasiques gaz-solides. Cette étude s'appuie sur des résultats issus d'un traitement statistique Lagrangien et Eulérien de la dynamique d'écoulements diphasiques, obtenus par simulation numérique directe (DNS), ou simulation numérique directe des grandes échelles (LES), de la turbulence du gaz, couplée avec suivi Lagrangien des particules. Les particules considérées sont sphériques et de taille inférieure ou du même ordre que les plus petites échelles de la turbulence du fluide, et la densité des particules est bien plus grande que celle du fluide. L'écoulement de référence est une turbulence homogène isotrope (THI) maintenue en régime statistiquement stationnaire, en imposant une accélération stochastique sur les premiers nombres d'onde du champ turbulent. Le mouvement des particules est gouverné par la force de traînée de Stokes et par la force de gravité, et les interactions inter-particules, telles que les collisions et les interactions hydrodynamiques, ne sont pas prises en compte. De plus, l'effet de la présence des particules sur la turbulence du fluide n'est pas traité. Ces simulations sont représentatives d'écoulements gaz-solides dilués où le principal mécanisme est le transport des particules par la turbulence. Ce travail est consacré dans un premier temps aux effets de dispersion turbulente et de ségrégation spatiale des particules en apesanteur et en présence de gravité, mettant en évidence un mécanisme contrôlé par les grandes échelles de la turbulence. Par la suite, un formalisme Eulérien microscopique du mouvement des particules est développé. Le calcul des statistiques Eulériennes en un point et en deux points, sur les variables position-vitesse des particules, montre que la vitesse des particules est composée d'une partie "corrélée", qui prend complètement en compte les corrélations fluide-particule et particule-particule, et d'une partie "décorrélée" dont la contribution augmente avec l'inertie des particules. Les phénomènes de dispersion relative de particules solides, et de collisions inter-particules sont enfin étudiés dans le cadre de ce formalisme.
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Dufour, Emmanuelle. "Effets de corrélation de charges dans les plasmas denses et chauds." Aix-Marseille 1, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX11049.
Full textAbstract:
La spectroscopie est un outil très important dans la compréhension et la mise en évidence de nombreux processus physiques sous-jacents se déroulant au sein des plasmas et se traduisant par une signature caractéristique au niveau des profils de raies émises par ces plasmas. Ce travail met en évidence, via leur signature spectroscopique, des processus de corrélations de charges ayant lieu au sein des plasmas denses et chauds. D'une part, les effets de corrélations entre les particules sur l'élargissement Stark électronique pour des émetteurs ioniques dans les plasmas denses sont étudiés. Une simulation numérique basée sur une technique de dynamique moléculaire utilisant un potentiel ion-électron de Coulomb régularisé aux courtes distances a été mise au point. Elle permet de modéliser simultanément les ions et les électrons, et ainsi d'évaluer l'élargissement Stark électronique en prenant en compte toutes les corrélations entre les particules chargées du plasma. L'étude de l'élargissement Stark électronique de la raie Balmer-α d'ions hydrogénoi͏̈des en fonction de la charge de l'émetteur montre l'effet des corrélations des charges : le rétrécissement du profil de la raie dans ce cas précis. D'autre part, l'étude théorique et expérimentale de la signature spectroscopique du processus d'échange de charge dans les plasmas hétérogènes denses et chauds créés par laser est réalisée. Des travaux théoriques ont permis de mettre au point une expérience de spectroscopie d'émission à un faisceau laser et un diagnostic spectroscopique ultra-résolvant. Ce travail met pour la première fois en évidence la signature spectroscopique du processus d'échange de charge dans les plasmas ultra-denses créés par laser. Lors de la formation d'un plasma à partir d'une cible de carbure d'aluminium, trois creux d'émission dus au processus d'échange de charge sur la raie Lyman-γ émise par l'ion Al[12+] perturbé par l'ion C[6+] ont été observés.
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Soares, Moser Carlos Anissem. "Calcul direct du son rayonné par une couche de mélange en développement spatial : étude des effets du nombre de Mach et de l'anisothermie." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2359.
Full textAbstract:
Dans ce travail, une méthodologie numérique a été développée afin d’obtenir avec précision le calcul direct du son rayonné par une couche de mélange bidimensionnelle compressible en développement spatial. Une description fine des mécanismes d’émission de bruit par l’écoulement est assurée par l’utilisation de schémas aux différences finies compacts de haute précision pour la discrétisation spatiale et par un schéma de Runge-Kutta du quatrième ordre pour l’intégration temporelle. Une formulation basée sur les caractéristiques est utilisée pour résoudre par simulation numérique directe (SND) les équations de Navier-Stokes compressibles ainsi que pour prescrire les conditions initiales et aux limites couplées avec un traitement par zone tampon. L’objectif principal est d’analyser les effets du nombre de Mach et thermique sur les mécanismes de génération et de propagation sonore de couches de mélange iso- et anisothermes pour un nombre de Reynolds de 400 et une gamme de nombre de Mach variant de 0,2 à 0,4. La valeur modérée des nombres de Mach considérés nous permet de maintenir pratiquement constantes les caractéristiques dynamiques de l’écoulement qui constituent la source sonore. Malgré cela, des changements considérables sont observés sur les champs acoustiques associés. Un caractère superdirectif de la radiation sonore est mis en évidence pour les couches de mélange les plus rapides. Les influences combinées du nombre de Mach et de la température sont identifiées à partir des résultats issus des simulations de couche de mélange anisothermesIn the present work has been developed a numerical methodology to accurately perform the direct computation of the sound radiated by spatially evolving two-dimensional compressible mixing layers. An improved representation of the flow noise mechanisms is provided by the use ofhigh-order-accurate compact finite difference schemes for the spatial discretization and the fourth-order Runge-Kutta scheme for the time integration. A characteristic-based formulation is used to solve by direct numerical simulation (DNS) the fully compressible Navier-Stokes equations and a conceptual model based on the characteristic analysis is used to prescribe initial and boundary conditions along with buffer zone treatments. The main focus is the analysis of Mach number and thermal effects on the mechanisms of sound generation and propagation by harmonically excited isothermal and non-isothermal mixing layers, at Reynolds number 400 and Mach number ranging from 0. 200 to 0. 400. The low Mach numbers allow us to keep almost the same flow dynamics features (sound sources). However, considerable changes are observed in the acoustic field patterns. The superdirective character on sound radiation is recognized at the higher speed mixing layers. The reciprocal influence of Mach number and thermal effects on the flow noise mechanisms is identified in non-isothermal mixing layers
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Cirba, Claude. "Simulation numérique du piégeage et du dépiégeage dans les oxydes de composants MOS." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20237.
Full textAbstract:
L'interaction des rayonnements ionisants avec les materiaux des composants electroniques a pour effet de generer des paires electron-trous dans ces composants. Ces porteurs libres peuvent etre pieges dans le volume de l'oxyde et/ou aux interfaces (sio2-si, sio2-metal). Il apparait des zones de charges d'espace qui perturbent le fonctionnement du composant. La modelisation des mecanismes de piegeage et de guerison des composants irradies apporte des informations permettant de diminuer leur sensibilite aux radiations. Nous presentons les resultats des simulations de creation et de piegeage des charges dans sio2 et d'evolution des charges piegees a l'aide d'un modele de piegeage-depiegeage sur plusieurs niveaux (mtd). La comparaison de ces resultats avec les donnees experimentales nous permet de proposer des modeles de repartition spatiale et energetique de la charge piegee
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Dumont, Eric. "Caractérisation, modélisation et simulation des effets visuels du brouillard pour l'usager de la route." Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00164237.
Full textAbstract:
Sur la route, le brouillard est relativement rare, mais particulièrement meurtrier. Pour améliorer la sécurité des usagers, les solutions passent d'abord par la prévention, la prévision et la détection, mais également par la signalisation, l'éclairage et l'aide à la conduite. Toutefois, la conception de solutions adaptées, susceptibles de compenser la perte de visibilité induite par le brouillard, repose sur la compréhension du phénomène. De plus, l'évaluation de ces solutions en termes de comportement de conduite passe nécessairement par la simulation, étant donnée la quasi-impossibilité des expérimentations en brouillard réel. L'objet de cette étude est de décrire les dégradations induites par le brouillard dans l'environnement visuel du conducteur, en vue de les modéliser et de les reproduire sur simulateur de conduite.Dans la première partie, essentiellement bibliographique, on commence par constater la contradiction entre la complexité et la diversité des propriétés microphysiques et optiques du brouillard d'une part, et l'utilisation courante de la notion de “ distance de visibilité ” pour en décrire les effets perceptifs d'autre part. On montre ensuite que la caractérisation des effets visuels du brouillard passe par une analyse fréquentielle des perturbations induites par la diffusion de la lumière dans la distribution de luminance formant le signal visuel. En vue de maîtriser le recueil des images indispensables à cette analyse, on choisit de faire appel à la synthèse d'images en privilégiant la méthode du tracé de rayons.
Dans la deuxième partie, on commence par décrire la technique de tracé de photons de type Monte-Carlo développée pour simuler la diffusion multiple et anisotrope de la lumière au sein d'un milieu polydispersé tel que le brouillard. Le code ainsi mis au point est ensuite mis en œuvre afin d'étudier les propriétés de la fonction de transfert de modulation d'une couche de brouillard, assimilée à un filtre optique, ce qui nous conduit à définir un opérateur fréquentiel de contraste pour caractériser le halo généré autour du signal transmis par l'énergie lumineuse diffusée. En se basant sur la loi de Koschmieder, on propose finalement un modèle étendu des effets visuels du brouillard – extinction, halo et voiles (atmosphérique et rétro-diffusé) – permettant de prédire les dégradations engendrées par le brouillard dans l'environnement visuel de l'usager de la route en toutes conditions de circulation. On montre également que le modèle proposé est compatible avec une mise en œuvre interactive sur simulateur de conduite.
Le modèle photométrique des effets visuels du brouillard issu de ce travail a dores et déjà fait l'objet d'une validation expérimentale, en collaboration avec des psychologues de la conduite. Il a également été utilisé pour améliorer les outils de simulation de conduite dans le brouillard, en collaboration avec une société spécialisée dans la simulation temps-réel. Il est prévu de mettre en œuvre ces outils pour étudier les performances de l'infrastructure routière en termes de visibilité et de lisibilité par temps de brouillard.
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Grandjean, Sylvie. "Réponse thermique à l'échelle locale dans les matériaux céramiques, effets des pores et des joints de grains." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0033.
Full textAbstract:
Un matériau hétérogène est constitué de plusieurs phases solides, de pores et d'interfaces. De nombreux modèles décrivent la conductivité thermique équivalente de matériaux poreux ou multiphasés. En revanche, il existe peu d'informations sur l'effet des joints de grains. Nous avons donc concentré notre étude sur l'effet de la porosité sur la conductivité ainsi que sur l'estimation de la résistance thermique des joints de grains dans l'alumine, l'oxyde d'étain et la magnésie. Nous avons obtenu des valeurs comprises entre 0,7 et 2,2. 10-8 m2. K. W-1 pour les trois systèmes. Afin de s'affranchir de la contribution des pores à la résistance, une correction est apportée par le modèle de percolation dont le choix a été guidé par une étude en simulation numérique de l'impact de la forme de la porosité sur la conductivité. La dernière partie présente une expérience de mesure locale de conductivité thermique appliquée à des fibres aussi bien monocristallines que céramiques polycristallinesA heterogeneous material consists of a mixture of solid phases, pores and interfaces. Many models describe the equivalent thermal conductivity of porous or multiphase material. On the other hand, there is little information concerning the effect of the grain boundaries. We have therefor examined the relation between the porosity and the grain boundaries with conductivity and in particular we have evaluated the thermal resistance of the grain boundaries in alumina, tin oxide and magnesia. Values in the range 0. 7 to 2. 2 10-8 m2. K. W-1 were obtained for the three materials. In order to eliminate the contribution of the pores on resistance, a correction is made by the effective medium percolation theory. This choice was guided by a study in computer simulation of the effect of the porous structure on conductivity. The last part presents an experiment of local measurement of thermal conductivity applied to single crystal fibers as well as polycrystalline ceramics
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Dufresne, Margarita. "Modélisation de la houle par éléments finis." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP0986.
Full textAbstract:
Les modèles bidimensionnels horizontaux de la surface libre dans les cas de la distribution de pression hydrostatique (modèle de Saint-Venant) et non-hydrostatique ont été démontrés. Le développement des équations de Boussinesq et de Serre par la méthode de perturbation et leur analyse détaillée ont été effectués avec précision du domaine de validité de chaque équation. La grande variété de modèles de type Serre-Boussinesq résulte des multiples alternatives qui s'offrent lors du choix de la composante horizontale de la vitesse, ainsi que l'interprétation que l'on donne à cette dernière. La correction de Madsen introduit pour améliorer le caractère dispersif des équations servis comme une base de "fabrication" des différents modèles. Les modèles éléments finis des équations de type Serre-Boussinesq en une et deux dimensions ont été établis, en utilisant pour la discrétisation temporelle des schémas non-diffusifs de type Lax-Wendroff. La validation des modèles monodimensionnels a été effectuée par comparaison avec les solutions analytiques ou bien avec mesures expérimentales pour différents types de conditions aux limites dans le cas du fond plat et du fond quelconque. L'aptitude des modèles bidimensionnels horizontaux éléments finis des équations Serre-Boussinesq à simuler correctement des phénomènes physiques tels que la réfraction, la diffraction et la réflexion a été illustrée par plusieurs tests numériques et la comparaison avec ses analogues expérimentaux. La simulation pour une géométrie bidimensionnelle complexe a été effectuée avec un maillage irrégulier avec raffinement local à l'aide du logiciel I-DEAS. Un modèle de déferlement, basé sur l'intervention d'une diffusion turbulente sous forme d'un terme de dispersion dans l'évaluation de quantité de mouvement a été proposé. Un accord satisfaisant entre les résultats du calcul et les enregistrements expérimentaux a été obtenuThe two-dimensional (horizontal plane) models of free surface wave propagation are deduced from the fundamental equations of fluid mechanics. They are based on the non Iinear non-dispersive wave approach described by Saint-Venant equations (hydrostatic pressure), and on the non-linear dispersive wave approach described by Serre and Boussinesq type equations (non-hydrostatic pressure). The Boussinesq and Serre equations are developed using perturbation method with definition of the domain of validity of various approximations. A considerable number of Serre and Boussinesq type models is due to the choice of the kind of horizontal velocity, for which we give unambiguous interpretation. Higher-order terms introduced by Madsen to improve frequency dispersion serve as a base of "product" of different Boussinesq-type modeis. A one-dimensional and a two-dimensional (in plane) finite elements model of Serre and Boussinesq-type equations with improved frequency dispersion are presented. The time discretisation is based on Lax-Wendrofftype non-diffusive scheme. The one-dimensional numerical models are validated comparing with theoretical solutions and results obtained experimentally for horizontal and uneven bottom with various boundary conditions. The two-dimensional (in plane) Serre-Boussinesq finite elements models, capable to predict the refraction, diffraction and reflection are validated with good agreements between numerical and experimental results. The irregular meshs for complex bathymetry are created using I-DEAS code. A new one-dimensional breaking wave propagation model based on the Boussinesq type equations is developed by introduction of turbulent dissipation. Satisfactory agreements between numerical results and experiences are obtained
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Milliez, Maya. "Modélisation micro-météorologique en milieu urbain : dispersion des polluants et prise en compte des effets radiatifs." Marne-la-vallée, ENPC, 2006. http://www.theses.fr/2006ENPC0629.
Full textAbstract:
L'hétérogénéité des espaces urbains et l'interaction avec les bâtiments sont à l'origine de processus complexes à prendre en compte dans les études de pollution atmosphérique et de climat urbain à petite échelle. Afin d'estimer l'impact des bâtiments sur l'écoulement et la dispersion de polluants, une étude détaillée dans un milieu urbain idéalisé a été effectuée avec le modèle numérique tridimensionnel Mercure_Saturne, en modélisant à la fois les concentrations moyennes et leurs fluctuations. Pour prendre en compte le rayonnement atmosphérique en milieu bâti et les effets thermiques des bâtiments, nous avons implémenté un modèle radiatif tridimensionnel adapté à la géométrie complexe. Ce modèle, adapté d'un schéma utilisé pour le rayonnement thermique, résout l'équation des transferts radiatifs en milieu semi-transparent, en utilisant la méthode des ordonnées discrètes. Le nouveau schéma a été validé en milieu transparent sur des cas idéalisés et comparé à un cas complet.
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Guio, François de. "Compréhension et maîtrise des effets de susceptibilité magnétique air/matière en imagerie par résonance magnétique : application à la caractérisation des produits alvéolés dans les procédés agroalimentaires." Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1S092.
Full textAbstract:
L’idée originale de cette thèse est d’utiliser les effets de susceptibilité magnétique pour caractériser les matrices alimentaires renfermant des interfaces de susceptibilité air/eau. Ainsi, on sort d’une logique de correction pour un autre type de contraste et moyen de quantification. On pense la susceptibilité magnétique comme un paramètre utile de caractérisation dans la mesure où elle est intrinsèque au produit étudié, modifie localement les intensités selon certains paramètres d’acquisition et peut donc constituer une signature du milieu d’intérêt. Pour cela, nous avons mené une étude frontale pendant cette thèse : à l’aide de la simulation IRM et d’expériences IRM. Une première partie du travail a consisté à intégrer dans le simulateur la modélisation du déphasage intravoxel puis à valider quantitativement le simulateur dans le cas d’un objet simple (cylindre d’air entouré d’eau) et d’un objet plus complexe (ensemble de petits cylindres d’air entourés d’eau) en confrontant résultats de simulation et expérimentaux. Nous avons ensuite étudié et modélisé en simulation le signal en présence d’ensembles de bulles. Ces résultats ont permis de définir une stratégie d’estimation de la taille des bulles dans la pâte à pain. Les objets d’étude ont été la pâte juste pétrie (sans ferment) et la pâte en cours de fermentation qui présentent des effets de susceptibilité dus aux nombreuses bulles de gaz. Enfin, nous avons étudié la porosité dans les tissus de la tomate qui renferment de petites bulles d’airThe original idea of the present thesis is to use magnetic susceptibility effects as a mean to characterize food products containing air/water interfaces. While methods exist to correct these artefacts, we considered magnetic susceptibility as an interesting contrast agent as dependent of field inhomogeneities induced by the object itself. A dual approach was conducted by comparing simulated and experimental results. First step was to integrate intravoxel dephasing modeling in the MRI simulator. Validation was then quantitatively done on a single air-filled cylinder and on a network of small interacting air-filled cylinders. Signal loss in presence of air bubbles was studied in simulation. We could model the signal decay constant as a function of porosity and bubble radius. These results lead to a MRI method based on magnetic susceptibility effects to estimate bubble size in alveolar products. This was applied to bread dough at rest and during proving. Finally, an original method, based on spin echo and gradient echo sequences, was developed to quantify porosity in tomato tissues
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Proust, Sébastien. "Ecoulements non-uniformes en lits composés : effets de variations de la largeur du lit majeur." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0083/these.pdf.
Full textAbstract:
La modélisation des inondations se heurte à plusieurs difficultés dès lors qu'interviennent des débordements de l'écoulement du lit mineur dans les lits majeurs contigus. Les écoulements " en lit composé " sont alors caractérisés par une interaction turbulente entre l'écoulement du lit mineur et celui du lit majeur, mais aussi par des transferts de masse entre lits lorsque la largeur du lit majeur varie. La thèse s'intéresse aux modélisations expérimentale et numérique de ces écoulements non-uniformes. De nouvelles configurations sont explorées : convergence brusque ou divergence linéaire de la plaine d'inondation, épi type " remblai routier " dans le lit majeur. En plus de simulations numériques 1D et 2D conventionnelles, une nouvelle modélisation est présentée : nommée " Méthode 1D par lit ", elle individualise la dynamique de l'écoulement dans chacun des lits et donne des résultats satisfaisants en terme de niveau d'eau et de débit dans le lit majeur, dans huit géométries testéesFlooding rivers usually present transition reaches where the floodplain width can significantly vary. The present work focuses on both physical and numerical modeling of over bank flows in such configurations. A particular attention is paid to flows in the flood plain. These flows are characterized by turbulent exchanges due to the velocity gradient between flows in the main channel and the floodplain, and by severe mass transfer and associated momentum exchange between the subsections. New experiments are carried out in non-prismatic compound channel flumes: flows in abrupt contraction of the flood plain, enlarging flood plains, flow in the vicinity of groynes. In addition to conventional 1D and 2D simulations, a new modeling is presented: it is called “1D Per Subsection Method” and separates the dynamic equations in each bed. The simulations of both water depth and discharge rate in the floodplain are in good agreement with experimental data, for eight tested geometries
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Proust, Sébastien Morel Robert J. Zech Yves. "Ecoulements non-uniformes en lits composés effets de variations de la largeur du lit majeur /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2006. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=proust.
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Turbatte, Jean-Christophe. "Étude par simulation numérique du dommage d'irradiation dans les alliages fer - cuivre." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10243.
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Les aciers de cuve des reacteurs nucleaires se fragilisent sous l'effet de l'irradiation neutronique. Afin de comprendre l'origine du phenomene de nombreuses etudes experimentales ont ete menees pour caracteriser le dommage d'irradiation dans ces aciers. Quatre defauts ont ainsi ete identifies : des amas de defauts ponctuels, des complexes cuivre-lacunes, des atmospheres d'atomes de cuivre et des precipites tres riches en cuivre. Les travaux experimentaux n'ont cependant pas permis de caracteriser la structure de ces defauts et de comprendre les mecanismes a l'origine de leur formation. Afin d'apporter des elements de reponses sur ces points, nous avons entrepris un travail de simulation numerique (dynamique moleculaire et monte carlo). Les simulations ont ete effectuees dans du fer pur et des alliages binaires de type fer-cuivre. A cette fin, nous avons notamment adapte un potentiel interatomique utilise pour decrire le fer pur et construit un potentiel capable de reproduire les interactions entre les atomes de cuivre et fer. Le travail effectue a notamment permis de confirmer l'existence des quatre types de defauts pris en compte, de caracteriser leur structure et de cerner les conditions favorisant leur formation : - les amas d'atomes de solute contiennent une quantite importante de lacunes et se forment dans le cur des cascades de deplacements produites par des pka ayant une energie superieure a 15kev. - les precipites riches en cuivre n'apparaissent que dans des alliages ayant une teneur en cuivre superieure a environ 0,1%. Leur formation resulte d'un phenomene de precipitation acceleree par l'irradiation. - les complexes cuivre-lacunes peuvent etre decrits comme etant un amas de quatre lacunes accroche a un atome de cuivre. - une partie des amas de defauts ponctuels se forment dans le cur des cascades de deplacements. Les autres resultent de l'agglomeration par diffusion des defauts libres.
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Coelho, Daniel. "Génération, géométrie et propriétés de transport de milieux granulaires." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2346.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur les proprietes geometriques et de transport d'une classe de milieux poreux constitues par l'empilement ou l'agregation de particules. Une procedure de simulation numerique tridimensionnelle de la deposition sequentielle de grains de forme quelconque a ete developpee. Elle prend en compte la translation et la rotation des particules durant leur chute. Une etude systematique des proprietes geometriques des empilements qui en resultent a ete conduite. Les proprietes de transport de ces lits de grains ont egalement ete caracterisees et reliees a leurs caracteristiques geometriques. On a evalue les tenseurs de permeabilite, de conductivite, de dispersivite, et dans le cas ou la surface des particules est chargee electriquement, les tenseurs decrivant les effets electroosmotiques. Les outils numeriques developpes pour ce dernier point s'appliquent quand les doubles couches electriques ne sont pas d'epaisseur negligeable, c'est-a-dire hors du domaine ou des simplifications permettent un traitement analytique. Il ressort en particulier que la plupart des coefficients de transport de ces materiaux granulaires peuvent etre relies directement a quelques parametres geometriques globaux. Une nouvelle relation directe entre le coefficient electroosmotique et la permeabilite a egalement ete mise en evidence. Finalement, des agregats fractals de particules ont ete etudies suivant la meme approche
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Hubert, François-Xavier. "Contribution à l'étude du comportement mécanique des ouvrages en béton avec prise en compte des effets de la dessiccation." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/55376-2004-Hubert.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement durable et de l'étude du vieillissement des structures en béton soumises à la dessiccation. Les concepteurs doivent de nos jours prévoir l'évolution du comportement mécanique des ouvrages à des échéances de plusieurs centaines (ou milliers) d'années, notamment dans le cadre du stockage des déchets radioactifs. La bonne connaissance des propriétés physico-chimiques de la pâte de ciment durcie ainsi que des paramètres régissant son vieillissementest donc requise. Ce travail est destiné à modéliser l'influence du séchage sur le comportement mécanique du béton, et à proposer un outil fiable de prédiction du vieillissement destiné aux ingénieurs. Le séchage du béton durci a de multiples conséquences sur les caractéristiques mécaniques du béton. Le retrait de dessiccation en est le premier signe, générant de la fissuration visible au niveau de la peau sous forme de fai͏̈ençage, et de la fissuration à coeur notamment à cause de la présence des granulats qui empêchent le retrait de la pâte de ciment de se faire librement. Les paramètres élastiques en sont fortement altérés (baisse de la raideur, du coefficient de poisson). Une modélisation simplifiée de la perte de raideur lors du séchage est proposée sous la forme d'un endommagement hydrique isotrope. Le modèle est validé dans le cas unidimensionnel grâce à des résultats d'essais effectués au LML. Il permet d'estimer avec plus de précision l'état des contraintes hydriques dans le béton. Des simulations numériques sur des structures en 3D sont ensuite proposées. Une application au cas d'un voile en cours de réalisation est faite. Les apports du modèle sont également testés dans le cas où on simule la réponse mécanique globale d'éprouvettes cylindriques en mortier soumises au séchage et à des essais de compression simple. L'effet de la succion capillaire ainsi que l'augmentation de limite élastique lors du séchage sont alors discutés. Enfin, les apports de la modélisation pour les calculs de fluage propre et de dessiccation sont présentés.
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Favier, Benjamin. "Modélisation et simulations en turbulence homogène anisotrope : effets de rotation et magnétohydrodynamique." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0020/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’intéresse à la turbulence incompressible homogène et anisotrope, et plus particulièrement à l’effet d’une rotation solide et d’un champ magnétique uniforme et stationnaire. En plus des simulations numériques directes (DNS), nous présentons également un modèle synthétique de turbulence (Kinematic Simulation ou KS) construit à partir d’une superposition de modes de Fourier, et au sein duquel la dynamique linéaire (basée sur la Rapid Distorsion Theory) peut être incluse. Dans un premier temps, l’effet de la rotation solide est étudié avec un effort particulier porté sur les corrélations en deux-temps. Une comparaison entre DNS et KS est proposée dans le cas isotrope comme dans le cas en rotation. Dans le contexte aéroacoustique, on montre dans quelle mesure la rotation modifie l’émission acoustique d’une turbulence homogène. L’effet d’un champ magnétique est ensuite considéré et l’anisotropie de l’écoulement est étudiée en fonction du nombre de Reynolds magnétique. Il est montré dans quelle mesure la turbulence magnétohydrodynamique quasi-statique est similaire à la turbulence “deux-dimensions trois-composantes” du fait de la dissipation Joule anisotrope et comment l’écoulement restaure son isotropie lorsque le nombre de Reynolds magnétique croît. Enfin, l’effet couplé d’une rotation et d’un champ magnétique est considéré. Les propriétés énergétiques ainsi que l’anisotropie sont étudiés et une étude paramétrique en fonction du nombre d’Elsasser est proposéeThis thesis focuses on incompressible homogeneous anisotropic turbulence, with a particuliar interest on the effect of a solid-body rotation and a uniform steady magnetic field. In addition to Direct Numerical Simulations (DNS), we also propose a stochastic model of anisotropic turbulence (Kinematic Simulation or KS) based on a superposition of Fourier modes, in which linear dynamics (based on Rapid Distorsion Theory) is included. First, the effect of a solid body rotation is studied and we focus on two-time velocity correlations. Comparisons between KS and DNS are presented in the isotropic and rotating cases. We then apply these results to aeroacoutics and show how the rotation modifies the acoustic emission of homogeneous turbulence. Secondly, we focus on the effect of an imposed magnetic field and we describe the anisotropy of the flow in function of the magnetic Reynolds number. The quasi-static magnetohydrodynamic turbulence is very similar to the so-called 2D-3C turbulence due to anisotropic Joule dissipation and we show how the isotropy is restored as the magnetic Reynolds numbers increases. Finally, we consider the coupled effect of rotation and magnetic field. Energetic properties and anisotropy are studied and a dependance of the results on the Elsasser number is also proposed
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Lachèze, Ludovic. "Etude et simulation physique des effets parasites dans les HEMTs AlGaN/GaN." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13975/document.
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Le développement des systèmes de télécommunication et de transfert d’informations motive la mise au point de systèmes de transmission qui permettent des débits plus élevés sur des distances plus grandes. De ce fait, les transistors utilisés dans ces systèmes doivent fonctionner à des fréquences et des puissances plus élevées. Différents transistors sont apparus pour répondre au mieux aux contraintes des applications visées par ces systèmes. Les transistors à haute mobilité électronique, HEMT, en nitrure de gallium (GaN) répondent actuellement aux applications allant de 1GHz à 30GHz. Pour ces applications, les HEMT GaN concurrencent avantageusement les technologies bipolaires et BiCMOS basées sur SiGe, les LDMOS Si et SiC, ainsi que les PHEMT GaAs. Même si la filière technologique GaN est encore récente, les HEMT GaN semblent prometteurs. A l’image des autres technologies III-V (InP, GaAs), les procédés de fabrication utilisés pour les HEMT AlGaN/GaN sont complexes et entraînent la formation de nombreux défauts cristallins. Des effets parasites de fonctionnement sont induits par des mécanismes physiques qui pénalisent le transport des porteurs dans la structure. De ce fait, à l’heure actuelle, ces effets parasites ont une influence négative sur les performances de ce transistor. Ils sont principalement liés aux pièges à électrons induits par des impuretés présentes dans le matériau ou des défauts cristallins. Malgré cela, les performances sont très prometteuses et rivalisent déjà avec d’autres technologies hyperfréquences (InP, GaAs, SiC et Si) puisque les HEMTs AlGaN/GaN débitent des puissances de 4W/mm à 30GHz [ITRS08]. Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à l'étude des phénomènes parasites dans les HEMTs AlGaN/GaN. Les composants étudiés dans ce travail proviennent du programme blanc ANR CARDYNAL et ont été fabriqués par III-V Lab Alcatel-Thales. Une méthodologie a été développer afin de permettre la simulation TCAD d’un HEMT GaN dans l’objectif de valider ou d’invalider les origines des mécanismes de dégradation ainsi que des effets parasites. Le courant de grille a été spécialement étudié et un modèle analytique permettant de le décrire en fonction de la température a été développé. Les mécanismes de transport à travers la grille ont aussi été étudiés par simulation TCAD afin de les localiser géographiquement dans la structure du transistorIII-V nitrides have attracted intense interest recently for applications in high-temperature, high-power electronic devices operating at microwave frequencies. Great progress has been made in recent years to improve the characteristics of nitride High Electron Mobility Transistors (HEMTs). However, it's necessary to study the mecanisms involved in the electron transport as the mechanic strain on the AlGaN layer, the fixed charge distribution and leakage currents. In this goal, from DC I-V measurements, pulsed I-V measurements and DCTS measurements, TCAD simulation are used to validate the assumption on the origin of the parasitic mechanisms on the electron transport. I-V measurement in temperature (from 100K to 200K) are used to identify the nature of mechanisms (Poole-Frenkel, band-to-band tunneling, thermionic,..). With this method, an accurate study of the gate current was done. To choose the different physical phenomena and which model to implement in the TCAD simulations, an analytical model was developed with a compraison with measurements. These mechanisms are validated by TCAD simulation. The comparaison between I-V measurements and simulation permit to localize (in the transistor) these parasitic mechanisms. In conclusion of this work, a high density of traps in a thin layer under the gate increase the probability of tunnelling current through the gate. When the gate bias increases, the high density of traps in AlGaN layer is using by electrons to leak by the gate. When the gate bias increases, the valence band in AlGaN layer is aligned with the conduction band in the channel. The very thin thickness of this layer (about 25nm) makes possible a band-to-band tunneling
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Mrabet, Ahmed Amine. "Accélérations algorithmiques pour la simulation numérique d’impacts de vagues. Modèles de type "roofline" pour la caractérisation des performances, application à la CFD." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLN010/document.
Full textAbstract:
Au cours de ces dernières années les processeurs sont devenus de plus en plus complexes (plusieurs niveaux de cache, vectorisation,...), l’augmentation de la complexité fait que l’étude des performances et les optimisations sont eux aussi devenus de plus en plus complexes et difficiles à comprendre. Donc développer un outil de caractérisation simple et facile d’utilisation des performances d’applications, serait de grande valeur. Le Modèle Roofline [17] promet un début de réponse à ces critères, mais reste insuffisant pour une caractérisation robuste et détaillée. Dans la première partie de cette thèse, Nous allons développer plusieurs versions améliorées du Roofline, robustes et précises, en passant par une version du Roofline en fonction du temps, des blocs et enfin la nouvelle version du Roofline introduite dans la suite de caractérisation Vtune d’Intel. Pour valider ces modèles, nous utilisons le benchmark LINPACK, STREAM ainsi qu’une mini-application développée au cours de cette thèse, qui résout l’équation de l’advection et qui servira de prototype pour l’évaluation de codes hydrodynamiques explicites. Nous portons aussi cette mini-application sur les co-processeurs d’Intel Xeon Phi KNL et KNC. Dans la deuxième partie de cette thèse nous nous intéressons à la simulation d’impact de vagues, à l’aide de codes industriels compressibles et incompressibles. Nous rajoutons plusieurs fonctionnalités dans le code compressible FluxIC, nous effectuons un chaînage de codes incompressible et compressible et enfin nous introduisons un nouveau schéma numérique appelé liquide incompressible et gaz quasi-compressible, qui permet de réaliser une simulation d’impact d’une vague via un code incompressible avec une correction compressible dans les zones où la compressibilité du gaz est importanteDuring recent years computer processors have become increasingly complex (multiple levels of cache, vectorization, etc), meaning that the study of performance and optimization is also becoming more complex and difficult to understand. So a simple and easy-to-use model aimed at studying the performance of applications would be of great value. The Roofline model [17] promises to meet this criteria, but it is insufficient for robust and detailed characterization.In the first part of this thesis, several improved versions of the Roofline model, that are more robust and accurate, are developed by going through theRoofline version as a function of time and block, and finally a new Rooflinemodel is implemented in the Intel Vtune characterization suite. To validate thenew models, the LINPACK andtextitSTREAM benchmarks are used, as wellas, a mini-application developed during this thesis that solves the advectionequation and serves as a prototype for the evaluation of explicit hydrodynamicsimulation codes. This mini-application is also ported to the new Intel XeonPhi KNL and KNC co-processors.Simulation of wave impact using compressible and incompressible industrialcodes is the focus of the second part of this thesis. Several functionalities are added to the compressible FluxIC code, and a chaining of compressible andincompressible codes is carried out. Finally, a new numerical scheme called"incompressible liquid and quasi-compressible gas" is introduced, which allowsthe simulation of wave impact using an incompressible code with a compressiblecorrection in areas where gas compressibility is significant
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Hajji, Lotfi. "Contribution à l'étude des effets inertiels sur le comportement de particules en suspension dans un écoulement gazeux turbulent." Nancy 1, 1995. http://www.theses.fr/1995NAN10014.
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L'objet de notre étude préliminaire d'un écoulement gazeux turbulent, dans le cas unidimensionnel, est de décrire les effets de certains paramètres d'inertie et l'influence de la non-linéarité de trainée sur le comportement des particules en suspension dans un écoulement gazeux turbulent. Ceci a été réalisé en utilisant deux sortes de méthodes, une simulation directe simplifiée et une technique classique du suivi lagrangien. Les modifications subies par les structures turbulentes du fait de la présence des particules sont ignorées. Les nombres de Reynolds relatifs moyens, examinés ici, s'échelonnent entre 1 et 2000. Dans cette gamme de nombres de Reynolds, l'effet significatif d'une trainée non linéaire peut être observé par comparaison de nos résultats avec ceux obtenus en linéarisant la trainée et en appliquant la théorie de Tchen. Dans le cas tridimensionnel, nous nous sommes intéressés à l'étude des effets d'inertie de la particule et du champ de forces extérieures comme la pesanteur sur les fluctuations de vitesse d'une particule dans un champ d'écoulement tridimensionnel. Par conséquent, l'effet de la composante transversale de trainée a été étudié et il a été montré que la gravité et l'inertie occasionnent une anisotropie dans le mouvement des particules. L’influence d'un gradient de vitesse moyenne du fluide sur les variances des fluctuations de vitesse longitudinale et transversales est examinée en présence ou non d'une force de portance due au cisaillement de l'écoulement. Cette simulation numérique permet une bonne compréhension des effets inertiels sur le comportement de particules en suspension dans un écoulement gazeux turbulent
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Ancellin, Matthieu. "Sur la modélisation physique et numérique du changement de phase interfacial lors d'impacts de vagues." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN010/document.
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Dans le cadre du stockage de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) dans des réservoirs flottants, tels que les méthaniers, les contraintes imposées à la cuve par le ballotement de la cargaison doivent être quantifiées. La plupart des études expérimentales ou numériques actuelles ne prennent pas en compte la possibilité de changement de phase entre le GNL et sa vapeur lors d'un impact du liquide sur la paroi. L'objectif de cette thèse est l'ajout de ce phénomène physique dans un code de mécanique des fluides numérique pour la simulation de l'impact d'une vague déferlante sur une paroi.Dans ce but, un état de l'art des différentes modélisations possibles du changement de phase en mécanique des fluides est présenté. Il a été choisi de modéliser le changement de phase entre le liquide et le gaz à une interface franche sans hypothèse d'équilibre thermodynamique à l'interface. Un système hyperbolique de lois de conservation incluant le changement de phase interfacial hors-équilibre est présenté.Deux approches sont utilisées pour la résolution numérique de ce système. La première utilise un modèle de mélange pour décrire les mailles contenant l'interface liquide-vapeur. Dans la seconde méthode, l'interface est reconstruite et évolue de manière lagrangienne. Les deux approches sont basées sur un schéma volume fini de type Roe.L'enjeu de la simulation numérique du changement de phase interfacial est la capacité du code à gérer un rapport de densité loin de 1 et une chaleur latente élevée, qui entrainent respectivement de fortes variations de pression et de température à l'interface. L'aspect thermique est le phénomène limitant dans le cadre de la simulation d'impacts de vagues avec changement de phase. Seule une fine couche limite thermique autour de l'interface tend à revenir à l'équilibre thermodynamique liquide vapeur, ce qui limite l'effet quantitatif du changement de phaseIn the context of Liquefied Natural Gas (LNG) transportation in floating tanks, such as in LNG carriers, the constraints imposed by the sloshing of the liquid cargo on the tank have to be estimated. Most experimental and numerical studies until now do not take into account the possibility of phase change between the LNG and its vapor during the impact of liquid on the wall. The goal of this thesis is to include this physical phenomenon into a CFD code for the simulation of a breaking wave impact on a wall.A state of the art of the different modelisations of phase change in fluid mechanics is thus presented. This work focus on the modeling of phase change between the liquid and the gas at a sharp interface, without any equilibrium hypothesis. An hyperbolic system of balance laws including non-equilibrium interfacial phase change is presented.Two approaches are used to solve numerically this system. The first one relies on a mixture model for the description of the finite volume cells containing the interface, whereas in the second approach the interface is reconstructed and evolves in a lagrangian way. Both methods are based on a Roe-type finite volume scheme.The challenge of the numerical simulation of interfacial phase change is the capacity of the code to deal with density ratio far from 1 and high latent heat, as the lead to high temperature and pressure variations at the interface. The thermal aspect is the limiting phenomenon in the frame of wave impact simulation with phase change. Only a thin boundary layer around the interface tends to return to thermodynamical equilibrium, thus limiting the quantitative effect of phase change
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Abed, El Nabi Firas. "Effets de taille sur la transition fragile-ductile dans les nanopiliers de silicium : étude par simulation numérique." Thesis, Poitiers, 2016. http://www.theses.fr/2016POIT2253/document.
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Pour des intérêts technologiques, la compréhension des mécanismes de déformation des nano-structures est essentielle afin d'éviter que la relaxation des contraintes ne génère des défauts aux conséquences parfois catastrophiques. De plus, dans les nano-objets semi-conducteurs, les expériences montrent une transition fragile-ductile qui dépend de la taille des systèmes : ils sont ductiles pour des dimensions inférieures à quelques centaines de nanomètres, fragiles au-delà. Nous avons abordé ce problème via des calculs de dynamique moléculaire pour simuler des tests de déformation de nano-fils, et nous avons choisi le silicium comme prototype de matériau semi-conducteur. Nous avons dans un premier temps analysé des grandeurs mesurables comme les coefficients d'élasticité et la limite d'élasticité en fonction de différents paramètres, et montré notamment que la limite d'élasticité diminue quand la hauteur du nano-fil augmente. L'analyse à l'échelle atomique des systèmes déformés nous a permis de décomposer le comportement global des nano-fils en mécanismes élémentaires ; nous avons ainsi montré que la nucléation d'une première dislocation est à l'origine de l'ensemble des comportements, ductiles et fragiles. Après cette nucléation initiale, le comportement global du nano-fil est déterminé par la compétition entre la nucléation d'autres dislocations et l'ouverture de cavités. Finalement, nous avons essayé d'estimer quantitativement les degrés de ductilité et de fragilité des nano-fils en analysant l'énergie relaxée pendant le régime plastique par ces deux mécanismes élémentaires, et de rationaliser ainsi le rôle de la taille du système sur la transition fragile-ductileFor technological interest, the understanding of the deformation mechanisms at the nano-scale is essential in order to prevent stress relaxation mechanisms that could lead to defects formation and/or to catastrophic failure. Furthermore, recent experimental findings showed in semiconductor nano-objects, a size dependent brittle to ductile transition: they are ductile below a few hundreds of nanometers, brittle above that scale. To investigate this behavior, we have used molecular dynamics as a tool to simulate deformation tests of nanowires and we have used silicon as a prototypical semiconductor material. First we analyzed a number of measurable quantities such as the elasticity coefficients and the elasticity limit with respect to various parameters and we found that the elasticity limit decreases when the length of the nanowire increases. An analysis of the atomic structure of the deformed systems allowed us to decompose the overall mechanical behavior of the nanowires into elementary mechanisms; we thus showed that the nucleation of a first dislocation was systematically at the origin of ductility and brittleness. After the initial dislocation nucleation, the competition between further dislocation nucleation events and cavities opening, determine the overall mechanical behavior of the nanowire. Finally, we tried to estimate quantitatively the degree of ductility and brittleness of the nanowires by analyzing the amount of energy released by those two elementary mechanisms during the plastic regime and we rationalized the role of the size of the deformed systems on the brittle to ductile transition
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Costa-Cabral, Benedito José. "Étude de la structure des liquides moléculaires à l'aide de simulations du type Monte-Carlo : Applications à la modélisation des effets de solvant." Nancy 1, 1985. http://www.theses.fr/1985NAN10864.
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L'état liquide est à l'échelle moléculaire le plus mal connu des états de la matière. Cette situation tient, on le sait, au fait qu'un liquide est un milieu très fortement désordonné mais dans lequel les intéractions entre les entités qui le composent (les molécules dans le cas des liquides moléculaires) sont relativement fortes et nombreuses. Dès lors une description moléculaire rigoureuse d'un liquide ne peut s'affranchir d'un traitement statistique complet. Celui-ci, dans l'état actuel de la Science, ne peut sans de nombreuses hypothèses simplificatrices et au prix d'un effort considérable être mené à son terme par les techniques théoriques traditionnelles qui conduisent aux équations intégrales des liquides
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Bruyère, Arnaud. "Etudes in vitro du métabolisme et du transport intestinal humain avec modélisation in vitro/in vivo par approche physiologique." Paris 5, 2010. http://www.theses.fr/2010PA05P608.
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