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Dissertations / Theses on the topic 'Simulation particulaire'
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Minea, Tiberiu. "Simulation particulaire d'une decharge magnetron radio-frequence. Comparaison a l'experience." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112400.
Full textAbstract:
Cette these est dediee a l'etude d'une decharge magnetron radiofrequence (rf) etant motivee par le besoin de comprehension des mecanismes de maintien d'une telle decharge. Nous avons tente un rapprochement entre les decharges magnetrons et les propulseurs ioniques, tous deux magnetises et ayant des proprietes similaires, notamment pour la pulverisation de materiau. Un magnetron plan rf a ete utilise comme dispositif d'erosion et il a ete caracterise par des diagnostics electriques, par spectroscopie et par profilometrie. Pour cela nous avons utilise differents gaz rares pour des cibles metalliques ou dielectriques. En parallele, une simulation particulaire a ete developpee pour decrire la repartition spatiale (deux dimensions - 2d) et temporelle (rf) des principaux parametres d'un plasma magnetron. Outre la spectroscopie, nous avons utilise un code monte carlo de type trim pour l'etude de la pulverisation de ceramiques. Les resultats portent sur le depot de puissance dans le plasma magnetron rf, sur les mecanismes d'entretien de cette decharge et sur la caracterisation spatiale des flux en energie des ions responsables de la pulverisation des cibles. La connaissance des tensions sur la cible nous a permis un choix realiste de conditions de frontiere dans la simulation particulaire, mais aussi la comparaison entre les predictions du modele et l'experience. L'interpretation des resultats numeriques a mis en evidence une double contribution au chauffage des electrons dans la decharge, due aux processus stochastiques en volume engendres par les oscillations de la gaine cathodique () et due a l'emission secondaire (). Un bon accord a ete trouve entre les resultats du calcul et ceux de l'experience concernant le profil d'erosion dans le cas d'une cathode metallique. L'etude par spectroscopie optique d'emission a mis en evidence la pulverisation de ceramiques dans notre magnetron et dans le propulseur a plasma.
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Zouari, Bassem. "Modélisation et simulation de l'enlèvement de revêtements polymériques par impact particulaire." Paris, ENSAM, 2001. http://www.theses.fr/2001ENAM0010.
Full textAbstract:
Le décapage des revêtements polymériques par impacts de particules abrasives est un nouveau procédé qui vient remplacer les procédés chimiques polluants. Notre travail porte sur la compréhension des phénomènes physiques intervenant dans l'enlèvement des revêtements par impacts. Dans un premier temps, nous avons élaboré un dispositif expérimental pour étudier des mono-impacts avec des particules sphériques sur des cibles en alliages d'aluminium (A2024) revêtues par une peinture en polyuréthane de nuance (PAC 33). A travers ces essais, nous avons montré que le délaminage de la peinture est le mécanisme essentiel de l'enlèvement de matière. Dans un second temps, nous avons identifé un modèle rhéologique du comportement de la peinture dans les conditions réelles de sollicitation à savoir des grandes vitesses de déformation et des grandes déformations. Nous avons utilisé les techniques inverses pour trouver les coefficients de la loi d'écoulement de Johnson-Cook à partir des dimensions des empreintes d'imapct. Pour comprendre les origines de ce délaminage nous avons simulé dans une troisième étape les essais d'impact à l'aide d'un programme éléments finis de dynamique explicite (LS-DYNA). Nous avons remarqué que l'enlèvement de la peinture est le résultat des trois phénomènes suivants : - initiation du délaminage dès les premiers instatns d'impact suite aux contraintes de cisaillement très élevées à l'interface ; - flambement de la peinture suite aux fortes contraintes radiales de compression dans le film provoquées par la pénétration de la particule dans le revêtement ; - propagation de la zone délaminée suivant le mode I de rupture.
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Euzenat, Charly. "Contributions à la simulation de l’enlèvement de matière par abrasion." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST059.
Full textAbstract:
La réalisation des pièces mécaniques à forte valeur ajoutée implique des temps d'usinage conséquents et nécessite parfois une finition des surfaces fonctionnelles par abrasion pour atteindre les spécifications requises. La bonne définition des paramètres de la gamme de fabrication joue un rôle important dans l'obtention l'état de surface final sur les pièces produites. Dans ce contexte, la maîtrise des exigences est encore réalisée de manière empirique.La thèse sur le polissage des surfaces fonctionnelles et plus particulièrement sur la prédiction et la simulation réaliste des effets des procédés d'abrasion sur la topographie des surfaces. Les travaux proposés contribuent à étudier de nouvelles méthodes de simulation pour l'abrasion. Plus particulièrement, l'enjeu scientifique de ces travaux est de créer une rupture vis-à-vis des simulations classiques à base de maillages, par l'utilisation de méthodes particulaires, et d'en évaluer les performances dans ce contexte. Les résultats de simulation obtenus dans le cadre d'essais d'indentation et de rayage ont été comparés à des essais et sont concluants. Cependant, les temps de simulation sont trop grands pour envisager une simulation d'abrasion complète mettant en œuvre le passage de centaines de grains abrasifs.Pour pallier ces difficultés, le développement d'un modèle d'abrasion basé sur la représentation implicite des surfaces a été mené. Le procédé d'abrasion est modélisé en utilisant ce formalisme de représentation des surfaces. Une gamme de fabrication complète allant de l'usinage à l'abrasion est simulée avec succès et est validée expérimentalement. Les modèles étudiés pourraient être une base au développement d'un outil de simulation industriel. L'apport des simulations au profit de l'automatisation des opérations d'abrasion et de l'optimisation des gammes de fabrication pourrait permettre d'augmenter la productivité et la qualité des pièces mécaniquesThe production of mechanical parts with high added value involves significant machining times and sometimes requires the functional surfaces to be finished by abrasion in order to achieve the required specifications. The correct definition of the parameters of the manufacturing process plays an important role in obtaining the final surface finish on the parts produced. In this context, the control of involved parameters is still carried out empirically.The thesis focuses on the polishing of functional surfaces and in particular on the prediction and realistic simulation of the effects of abrasion processes on surface topography. The proposed work contributes to the study of new simulation methods for abrasion. More specifically, the scientific challenge of this work is to create a breakthrough with conventional simulations, using meshless methods, and to evaluate their performance in this context. The simulation results obtained in indentation and scratching tests have been compared to experimental results and are in agreement. However, the simulation times are too long to envisage a complete abrasion simulation involving the passage of hundreds of abrasive grains.To overcome these difficulties, the development of an abrasion model based on the implicit representation of surfaces was carried out. The abrasion process is modelled using this surface representation formalism. A complete manufacturing process from machining to abrasion is successfully simulated and experimentally validated. The models studied could be a possible foundation for the development of an industrial simulation framework. The contribution of simulations to the automation of abrasion operations and the optimization of manufacturing processes could help to increase the productivity and quality of mechanical parts
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Zhang, Qijie. "Simulation de la matière particulaire dans la région parisienne, en particulier de l'aérosol organique." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077206.
Full textAbstract:
Les activités humaines dans les grandes agglomérations ("mégalopoles") provoquent des émissions de polluants importantes, avec des effets négatifs sur la qualité de l'air et la santé humaine à l'échelle locale et régionale. Les particules fines (PM) sont l'une des plus grandes préoccupations pour la santé. Les aérosols organiques constituent une partie importante de paricules fines, mais il y a encore de grandes lacunes dans les connaissances sur leurs voies de formation et il y a une incertitude considérable dans leur modélisation 3D. Dans cette thèse, les simulations de PM₂. ₅ avec le modèle de chimie-transport régionaux CHIMERE ont d'abord été évaluées avec les mesures recueillies à Paris au printemps 2007. Les résultats du modèle montrent une bonne performance de simuler l'apparition de pics, surtout pour les aérosols inorganiques qui proviennent principalement de transport à longue distance de l'Europe Nord-Est et Centrale. L'aérosol organique primaire (POA) simulé est surestimé quand il est considéré comme non-volatile par un facteur de deux, tandis que l'aérosol organique secondaire (SOA) est sous-estimé par un facteur de plus de 2. Afin d'améliorer la performance du modèle de simulation de l'aérosol organique, l'approche "Volatility Basis Set" qui formalise les nouvelles connaissances sur la volatilité de POA et le vieillissement chimique de SOA sont mises en oeuvre dans CHIMERE. Les simulations du modèle sont évaluées avec les observations au sol et aéroportées obtenues lors des deux campagnes de terrain intensives effectuées dans l'agglomération parisienne en été 2009 et hiver 2009/2010 dans le cadre du projet européen MEGAPOLI. La simulation de l'aérosol organique est significativement améliorée lorsque l'on tient compte de la volatilité des POA et l'oxydation multi-étapes de COV semi volatil lors de la campagne d'été. L'advection des masses d'air continentales à l'agglomération parisienne avec des niveaux de fond de SOA soit d'origine anthropique ou biogénique, est bien restituée par le modèle. L'accumulation de SOA dans le panache est surestimée par un facteur de deux, quand normalisée à la production photochimique d'ozone, ce facteur est dans l'incertitude de l'approche VBS. Pendant la campagne d'hiver, la formation de la SOA reste sous-estimée. Ces résultats représentent clairement des progrès dans la modélisation de l'aérosol organique dans et autour d'une grande agglomération urbaine. Le modèle a été utilisé pour estimer les contributions des sources de l'aérosol organique dans l'agglomération et dans le panache en été 2009. Dans l'agglomération, l'advection de SOA biogéniques, anthropiques et du fond de l'extérieur a été dominante, tandis que le POA émis localement à environ un quart de l'aérosol organique au total. Dans le panache, la formation de SOA anthropique, et aussi de POA âgés devient dominante. Ces résultats sont en accord général avec les études de l'attribution des sources à partir d'observationsHuman activities in large agglomerations ("megacities") cause large pollutant emissions, with negative effects on air quality and human health at a local and regional level. Fine particulate matter (PM) is one of the greatest concerns for health. Organic aerosol makes up a large part of fine PM, but there are still large gaps in the knowledge on its formation pathways and there is considerable uncertainty in its 3D modeling. In this thesis, PM₂. ₅ simulations with the regional chemistry-transport model CHIMERE were first evaluated with measurement date collected in Paris in springtime, 2007. The model results show good performance of simulating occurrence of peaks, especially for inorganic aerosols which mainly originate from long range transport from Northeastern and Central Europe. Modeled primary organic aerosol (POA) is overestimated when considered as non-volatile by a factor of two, while secondary organic aerosol (SOA) is underestimated by a factor of more than two. In order to improve the model performance of organic aerosol simulation, the volatility basis set approach which formalizes new knowledge on POA volatility and on SOA chemical aging is implemented into CHIMERE. Model simulations are evaluated with ground based and airborne observations obtained during two intensive field campaigns performed in the Paris agglomeration in summer 2009 and winter 2009/2010 in the frame of the European MEGAPOLI project. The simulation for organic aerosol is improved when taking into account POA volatility and multistep oxidation of semivolatile VOC during the summer campaign. Advection of continental air masses to the Paris agglomeration with enhanced SOA levels either from anthropogenic or biogenic origin, is well restituted by the model. SOA build-up in the plume is overestimated by a factor of two when normalized to photochemical ozone production, but this factor is within the uncertainty of the VBS approach. During the winter campaign, SOA formation is still underestimated. These results clearly represent progress in the modeling of organic aerosol in and around a large urban agglomeration. The model was used to estimate sources contributing for summer 2009 to organic aerosol in the agglomeration and in the plume. Within the agglomeration, advection of biogenic, anthropogenic and background SOA from outside was dominant, while locally emitted POA accounts to about a quarter of total OA. In the plume, anthropogenic SOA formation, and to some extent also SOA formation from aged POA becomes dominant. These results are in broad agreement with source apportionment studies from observations
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Ben, Salem Farah. "Réception particulaire pour canaux multi-trajets évanescents en communications radiomobiles." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30142.
Full text
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Jiang, Yuchao. "Quelques problèmes de physique et simulation particulaire de plasmas froids partiellement magnétisés et de sources d'ions." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30057.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous illustrons certains des enjeux de la physique et de la modélisation des plasmas partiellement magnétisés avec trois exemples spécifiques qui correspondent aux études en cours au sein du groupe GREPHE du laboratoire LAPLACE: 1) Extraction d'électrons dans les sources d'ions négatifs pour l'injection de faisceaux neutres en fusion 2) Instabilités dans les décharges magnétron et propulseurs à courant de Hall 3) Confinement de plasma par festons magnétiques ("magnetic cusps") - Dans l'étude des sources d'ions négatifs pour la fusion, le groupe GREPHE a pour objectif de mieux comprendre la physique de la source d'ions négatifs, et plus spécifiquement, les questions du transport du plasma à travers le filtre magnétique et de l'extraction des ions négatifs du plasma. L'un des problèmes importants de ces sources d'ions négatifs est de minimiser le courant d'électrons qui sont co-extraits avec les ions négatifs. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur cet aspect et nous essayons de comprendre et de quantifier comment les électrons peuvent être extraits à travers une ouverture de grille quand un "cusp" magnétique est placé devant l'ouverture. Nous discutons, à l'aide de simulations 3D PIC MCC (Particle-In-Cell Monte Carlo Collisions), les contributions des différentes dérives électroniques (dérive ExB, dérive Grad B et dérive de courbure) et des instabilités à l'extraction d'électrons à travers une ouverture de la grille. - Les propulseurs à courant de Hall et les décharges magnétron sont des dispositifs cylindriques à champs croisés (ExB, champ magnétique B radial et champ électrique E axial). On sait depuis longtemps que des instabilités sont présentes dans ces décharges, conduisant à un transport d'électrons anormal important. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur un type particulier d'instabilité (non-uniformité en rotation, ou "rotating spoke"), qui est présent dans les propulseurs à courant de Hall et les décharges de magnétron et qui apparaît dans les expériences comme une non-uniformité lumineuse se déplaçant dans la direction azimutale. Dans ce travail, nous utilisons une simulation 2D PIC MCC pour effectuer une étude paramétrique de cette instabilité. Nous montrons que, dans certaines conditions où ces non-uniformités ont été observées dans les expériences, la dérive des électrons Grad B joue un rôle majeur dans le chauffage des électrons et dans la formation et l'entretien de ces "rotating spokes". [...]In this thesis we will illustrate some of the issues in the physics and modeling of partially magnetized plasmas with three specific examples that correspond to ongoing studies in the GREPHE group of the LAPLACE laboratory: 1) Electron extraction in negative ion sources for neutral beam injection in fusion 2) Instabilities in magnetron discharges and Hall thrusters 3) Plasma confinement by magnetic cusps - In the study of negative ion sources for fusion, the aim of the GREPHE group is to better understand the physics of the negative ion source, and more specifically, the questions of plasma transport across the magnetic filter and of negative ion extraction from the plasma. One of the important issues in these negative ion sources is to minimize the current of electrons that are co-extracted with the negative ions. In this thesis we focus on this aspect and we try to understand and quantify how electrons can be extracted through a grid aperture when a magnetic cusp is placed in front of the aperture. We discuss, with the help of 3D PIC MCC (Particle-In-Cell Monte Carlo Collisions) simulations, the contributions of different electron drifts (ExB drift, Grad B drift and curvature drift) and instabilities to electron extraction through a grid aperture.- Hall thrusters and magnetron discharges are ExB cylindrical devices with radial magnetic field and axial electric field. It has been known for a long time that instabilities are present in these discharges, leading to important anomalous electron transport. In this thesis we focus on one particular type of instability, called "rotating Spoke", which is known to be present in Hall thrusters and magnetron discharges and is apparent in the experiments as a luminous non-uniformity rotating in the azimuthal direction. In this work we use a 2D PIC MCC simulation to perform a parametric study of this instability. We show that, in some conditions where rotating spokes have been observed in the experiments, Grad B electron drift plays a major role in electron heating and in the formation and maintenance of the rotating spokes.- Magnetic cusps have been used for more than 60 years to confine the plasma in a large variety of conditions. An important parameter characterizing plasma confinement by cusps is the effective loss area in the presence of magnetic cusps. Some semi-empirical theories have been proposed to quantify the effective loss area and their predictions have been compared with numerous experimental results. In spite of these efforts there is no fully reliable expression of the effective wall loss as a function of different parameters such as magnetic field, electron temperature, ion mass, gas pressure, etc... We describe in this thesis an attempt at obtaining scaling laws for the effective loss width of magnetic cusps, based on 2D PIC MCC simulations
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LU, HUI ZHONG. "Simulation des ecoulements externes visqueux incompressibles par une methode de couplage : methode des differences finies/methode particulaire." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112156.
Full textAbstract:
Ce travail presente une technique de decomposition de domaine avec recouvrement pour la simulation des ecoulements externes visqueux incompressibles a grand nombre de reynolds. Dans les sous domaines proches des parois, on utilise une approximation par differences finies pour bien representer le caractere parabolique des equations de navier-stokes dans les couches limites. Dans le sous domaine loin des parois, on utilise une approximation particulaire afin d'obtenir une approximation consistante de la condition a l'infini et minimiser la diffusion numerique tout en conservant une bonne stabilite sur la derivee convective. On introduit d'abord en dimension 2 des methodes des differences finies et une methode particulaire deterministe convenable pour le couplage. Ensuite, on presente deux techniques de couplage en dimension 2: l'une utilise la methode de differences finies comme correction de la methode particulaire dans les couches limites ; l'autre consiste a adopter directement la methode de schwarz. Apres, on valide notre methode en comparant nos resultats numeriques soit avec une approximation monodomaine obtenue par differences finies soit avec des resultats experimentaux. La methode de couplage est aussi utilisee pour simuler les ecoulements autour de plusieurs obstacles (eventuellement en mouvement relatif). A la fin, la technique est etendue en dimension 3 et utilisee pour simuler l'ecoulement autour d'une plaque plane carree
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Guyot-Delaurens, Frédérique. "Application de la méthode particulaire déterministe à la simulation du modèle cinétique de dispositifs électroniques inhomogène unidimensionnels." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1990. http://www.theses.fr/1990EPXX0001.
Full textAbstract:
On s'intéresse à la simulation de Boltzmann des semiconducteurs, par une méthode particulaire à poids variables. Dans cette méthode, les particules se déplacent suivant une dynamique non collisionnelle, tandis que les collisions sont traitées de manière déterministe, par la variation des poids des particules. Dans la première partie, on suppose le champ électrique homogène, et on applique la méthode a un opérateur de collisions non linéaire (correspondant à un semi-conducteur fortement dope), puis à un système couple d'équations de Boltzmann ; ce système est issu de la modélisation du transport électronique et des effets quantiques à l'interface d'une hétérojonction. Dans la deuxième partie, on tient compte du champ électrique créé par le déplacement des charges, en résolvant un système couple Boltzmann-Poisson. On compare, sur un problème simplifie, plusieurs méthodes pour coupler numériquement le déplacement des particules et le calcul du champ. On applique ensuite ces méthodes a la simulation de structures électroniques inhomogènes, unidimensionnelles.
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Ikardouchene, Syphax. "Analyses expérimentale et numérique de l'interaction departicules avec un jet d'air plan impactant une surface.Application au confinement particulaire." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC1046.
Full textAbstract:
La thèse vise à qualifier les performances de confinement de rideaux d’air vis-à-vis de pollution particulaire. Plus précisément, elle vise à mettre en place, caractériser et améliorer des barrières de confinement particulaire par des jets d'air plans placés en périphérie de machines tournantes abrasives utilisées pour décaper les surfaces amiantéesThe thesis aims to qualify the containment barriers for particles. Specifically, it aims to develop, characterize and improve particulate confinement barriers by jets of air placed at the periphery of abrasive rotating machines used to scour the surfaces containing asbestos
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Douillet-Grellier, Thomas. "Etude comparative des méthodes d'origine particulaire SPH et LBM pour la simulation d'écoulements polyphasiques intermittents dans des conduites." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN030/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est d’étudier les apports et les limitations de deux méthodes d’origine particulaire, SPH et LBM, dans le cadre de la simulation des écoulements à bouchons dans des conduites. Dans l’industrie pétrolière, ce type d’écoulement, que l’on retrouve par exemple dans les pipelines qui acheminent le pétrole et le gaz jusqu’aux raffineries, est connu pour endommager les installations et pour réduire l’efficacité du transport des fluides. Il est donc important de bien comprendre leur formation. Nous avons donc implémenté ces deux méthodes, ainsi que leurs variantes polyphasiques, et avons mené une campagne de validation et de comparaison afin de sélectionner la méthode la plus adéquate, pour poursuivre ensuite avec des simulations de cas plus appliqués et réalistes. Les contributions présentées se concentrent principalement sur trois axes. Tout d’abord, il a fallu construire les codes de calcul nécéssaires, les valider puis comparer des différentes formulations polyphasiques disponibles pour SPH et LBM. Ensuite, nous avons développé des conditions aux limites d’entrée/sortie adaptées au contexte polyphasique pour être en mesure d’injecter les fluides avec des vitesses imposées et de ler évacuer du domaine avec un pression donnée. Enfin, nous avons simulé différents cas d’écoulements à bouchons académiques avec SPH et LBM, puis sur des cas appliqués avec des géométries réalistes et des ratios de densité et de viscosité de type air/eau avec SPH seulementThe main objective of this thesis is to study the contributions and limitations of two particle- based methods, SPH and LBM, for the simulation of slug flows in pipes. In the petroleum industry, these flow regimes, found for example during the transportation of oil and gas from reservoirs to refinery facilities through pipelines, are highly undesirable because they are known to damage facilities and to reduce flow efficiency. Therefore, it is important to understand its formation. We have implemented both methods, as well as their multiphase variants, and have led a validation and comparison campaign in order to to select the most suited method and to continue with simulations of more applied and realistic cases. The main contributions of this work can summarized in 3 points. First, we had to write the necessary computation codes, validate them and compare the different multiphase formulations available for SPH and LBM. Then, we have developed inlet/outlet boundary conditions adapted to the multiphase context so that we are able to inject fluids with prescribed velocities and let them exit he domain with a given pressure. Finally, we have simulated different academic test cases of slug flows with SPH and LBM and then on applied cases with realistic geometries and air-water like density and viscosity ratios with SPH only
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Abadie, Marc. "CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA POLLUTION PARTICULAIRE : RÔLE DES PAROIS, RÔLE DE LA VENTILATION." Phd thesis, Université de la Rochelle, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010527.
Full textAbstract:
La présente étude s'inscrit dans la thématique de la pollution particulaire de l'air intérieur et plus particulièrement dans le développement et la mise au point d'outils de prédiction du comportement de l'air chargé en particules à l'intérieur des bâtiments. La première partie présente un état de l'art des connaissances de la pollution particulaire. Les différentes particules rencontrées à l'intérieur des bâtiments sont recensées et classées selon leurs origines et leurs tailles. Le problème de la prédiction du mouvement des particules est introduit par l'étude de la diversité des forces élémentaires qui s'exercent sur les particules. La seconde partie est consacrée au développement d'un modèle de prédiction des concentrations en particules dans l'air à l'intérieur d'une enceinte monozone. Ce modèle considère l'air pollué comme une entité unique, et traite les échanges avec l'extérieur et les parois du bâtiment dans leurs globalités. Une expérimentation sur maquette a été mise au point afin d'étudier le dépôt des particules sur les revêtements du bâtiment. Cette étude a permis à la fois de quantifier ce dépôt et de mettre au point un principe de classification des revêtements vis-à-vis du dépôt particulaire. La dernière partie traite de la modélisation numérique du comportement des particules au sein d'écoulements confinés tels que ceux rencontrés dans le bâtiment. L'extension à la troisième dimension de l'espace du code de calcul développé au LEPTAB, a été validée par l'étude de la dispersion des particules au sein d'un écoulement turbulent de grille. Deux lois caractérisant l'interaction entre une particule et un revêtement ont pu être testées et comparées par la simulation de l'expérimentation sur maquette. Les perspectives à la fois sur le développement et la validation du modèle global ainsi que sur l'amélioration du code numérique de calcul de la dispersion des particules sont présentées et argumentées en conclusion.
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ARBEY, RAZATOVO MARIE-EMMA. "Filiere cmos 0,1 m sur substrat soi : etude du temps de propagation de l'inverseur par simulation particulaire monte carlo." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112341.
Full textAbstract:
Ce memoire est consacre a l'etude du temps de propagation t#d d'un inverseur cmos 0,1 m sur substrat soi et a sa mise en equation sous forme d'une expression analytique simple. Habituellement, des modeles analytiques sont developpes pour decrire le comportement dynamique d'un circuit en technologie cmos et ainsi exprimer t#d en fonction des parametres electriques du circuit. Les expressions ainsi mises au point pour l'inverseur cmos ont ete generalement validees dans le cas de grilles longues, a partir de simulateurs electriques. Dans notre etude de transistors submicroniques, nous nous sommes affranchis des modeles en utilisant un simulateur physique base sur la methode particulaire monte carlo pour decrire le transport des porteurs. Un tel simulateur nous permet de tenir compte de phenomenes transitoires ainsi que des effets de canal court et de survitesse qui ne sont plus negligeables dans un transistor de faible longueur de grille. Le premier chapitre rappelle les principales caracteristiques electriques d'une famille logique et le fonctionnement du mosfet en vue d'une utilisation en logique cmos. Le deuxieme chapitre commence par une description des phenomenes perturbant ou limitant le fonctionnement des mosfet lorsqu'on en reduit les dimensions. Cela nous permet d'introduire l'interet potentiel des architectures soi pour les futures generations cmos. Dans une deuxieme partie, les resultats de simulations monte carlo soulignent l'interet d'une architecture a source et drain sureleves pour ameliorer le comportement d'ensemble du mosfet. C'est dans le troisieme chapitre qu'est etudie l'inverseur cmos/soi, a l'aide de simulations monte carlo. Cette etude consiste a etablir une expression phenomenologique simple permettant de predire son temps de propagation, sous forme de combinaison lineaire des constantes de temps du circuit. Nous etudions d'abord la reponse a un echelon de tension d'entree puis le cas plus general et plus realiste de la reponse a une rampe.
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Simoes, Marine Simonin Olivier. "Modélisation eulérienne de la phase dispersée dans les moteurs à propergol solide, avec prise en compte de la pression particulaire." Toulouse : INP Toulouse, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000320.
Full text
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Brändle, de Motta Jorge César. "Simulation des écoulements turbulents avec des particules de taille finie en régime dense." Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0020/document.
Full textAbstract:
Un grand nombre d'écoulements naturels et industriels mettent en jeu des particules (sédimentation,lit fluidisé, sprays...). Les écoulements chargés en particules sont bien décrits numériquement sous l'hypothèse des particules plus petites que toutes les échelles de l'écoulement. Cette thèse consiste à simuler numériquement une turbulence homogène et isotrope soutenue chargée en particules dont la taille est supérieure à l'échelle de Kolmogorov. Pour se faire une méthode de simulation a été développée au sein du code Thétis puis validée. L'originalité de cette méthode consiste en l'utilisation d'une approche de pénalisation associée à la viscosité dans la zone solide. Les particules sont transportées de façon lagrangienne. Les principaux résultats concernent trois simulations faisant varier le rapport de densité entre le fluide et le solide. Chaque simulation simule le mouvement de 512particules avec un diamètre 22 fois plus grand que l'échelle spatiale de Kolmogorov remplissant ainsi3% du volume total. La dispersion des particules est étudiée et montre des comportements comparables à ceux observés pour des particules ponctuelles. Un intérêt particulier est porté sur le régime collisionnel. On observe que la corrélation des vitesses avec le fluide environnant réduit le nombre de chocs frontaux par rapport au cas théorique de particules d'un gaz dense. L'effet de la prise en compte du fluide visqueux entre les particules (couche de lubrification) lors de la collision a été étudiée. L'écoulement moyen à l'échelle des particules est aussi analysé, mettant en évidence l'existence d'une couche de dissipation autour des particulesMany applications and natural environment flows make use of particles (sedimentation, fluidized bed,sprays...). Particle laden flows are described correctly by numerical methods when the particles are smaller than all other spatial scales of the flow. This thesis involves the numerical simulation of a particle laden sustained homogeneous isotropic turbulence whose particle's size is larger than the Kolmogovov spatial scale. A numerical method has been developed and validated in the numerical code Thetis. The novelty of this method is the viscosity penalization approach. The particles are tracked by a Lagrangian way. The main results obtained are related to three simulations where the density ratio between the solid and the fluid varies. Each simulation reproduces the movement of 512particles whose diameter is 22 times the Kolmogorov spatial scale (3% volumetric solid fraction).The dispersion of particles is studied and has similar behavior than those observed with point particles simulations. The collision regime is also investigated. It is shown that he number of frontal collision is lower than its estimate for kinetic theory of gazes because there is a correlation between the particles velocity and the surrounding fluid. The modification of the collision regime when the lubrication film between particles at collision is taken into account is studied. Finally, the averaged flow around particles is analyzed and shows that there is a dissipation layer around particles
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Szewc, Kamil. "Développement d'une approche particulaire de type SPH pour la modélisation des écoulements multiphasiques avec interfaces variables." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0328/document.
Full textAbstract:
L'approche Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) est une méthode de calcul pour simuler des écoulements fluides avec une méthode Lagrangienne de type suivi de particules. A l'inverse des méthodes Euleriennes, ce type d'approche ne nécessite pas de maillage. C'est là l'un des atouts majeurs de l'approche SPH puisqu'elle permet de s'affranchir des méthodes de suivi d'interfaces couramment utilisées dans les approches Euléeriennes (par exemple Volume-of-Fluid, Level-Set ou Front-Tracking). L'approche SPH est donc de plus en plus utilisée dans les domaines de l'hydro-ingénierie et de la géophysique notamment de part le traitement naturel des écoulements à surface libre dans la méthode SPH. Cependant, l'approche SPH n'est utilisée que depuis peu pour simuler des écoulements multiphasiques complexes et de nombreux problèmes restent en suspens, notamment concernant une formulation adéquate ou le micro-mélange aux interfaces. L'un des principaux enjeux de ces travaux de thèse est d'analyser de façon objective les différentes approches de type SPH existantes et d'évaluer leur capacité à simuler des écoulements multiphasiques complexes. Ainsi, la modélisation des phénomènes liés à la tension de surface a été réalisée et validée via l'utilisation de techniques de type Continuum Surface Force. Les phénomènes de convection naturelle ont quant à eux été modélisés grâce à une nouvelle formulation plus générale (non-Boussinesq). Une partie de ces travaux est dédiée à l'étude des problèmes de micro-mélange aux interfaces: les effets indésirables (notamment la fragmentation de l'interface) sont analysés et des solutions sont proposées. Une autre part de travail porte sur la modélisation des mouvements ascendants de bulles dans des liquides, avec l'inclusion des interactions entre bulles. Des simulations SPH ont été réalisées pour différents régimes d'écoulement, chacun d'eux correspondant à un ratio spécifique entre la tension de surface, la viscosité et la flottabilité. Les prédictions numériques de la topographie des bulles, de leur vitesse ainsi que de leur coefficient de trainée ont été validées. Pour ce faire, les résultats numériques ont été comparés non seulement aux données expérimentales de référence mais également à d'autres simulations numériques de bulles ascendantes. Dans ces travaux de thèse, une étude détaillée des concepts liés aux contraintes d'incompressibilité a été réalisée. Dans cet objectif, deux traitements différents ont été comparés: l'approche faiblement compressible (où une équation d'état adéquate est choisie) et l'approche incompressible (où une projection des champs de vitesse sur un espace sans divergence est réalisée de deux facons différentes). La pertinence de ces modèles pour des simulations d'écoulements multiphasiques est également évaluée. Les problèmes associés aux paramètres numériques sont discutés et un choix approprié de ces paramètres est proposé. Pour ce faire, de nombreux calculs de validation en deux et trois dimensions ont été réalisés. Enfin, une extension est proposée pour simuler les phénomènes liés à l'ébullition via une approche SPH. Ce sujet étant encore en friche, de nouvelles idées et schémas sont proposés pour le changement de phase liquide-vapeur dans l'approche SPHSmoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a fully Lagrangian, particle based approach for fluid-flow simulations. One of its advantages over Eulerian techniques is no need of a numerical grid. Therefore, there is no necessity to handle the interface shape as it is done in Volume-of-Fluid, Lavel-Set or Front-Tracking methods. Thus, the SPH approach is increasingly used for hydro-engineering and geophysical applications involving free-surface flows where the natural treatment of evolving interfaces makes it an attractive method. However, for real-life multi-phase simulations this method has only started to be considered and many problems like a proper formulation or a spurious fragmentation of the interface remain to be solved. One of the aims of this work is to critically analyse the existing SPH variants and assess their suitability for complex multi-phase problems. For modelling the surface-tension phenomena the Continuum Surface Force (CSF) methods are validated and used. The natural convection phenomena are modeled using a new, more general formulation, beyond the Boussinesq approximation. A substantial part of the work is devoted to the problem of a spurious fragmentation of the interface (the micro-mixing of SPH particles). Its negative effects and possible remedies are extensively discussed and a new variant is proposed. Contrary to general opinion, it is proven that the micro-mixing is not only the problem of flows with neglegible surface tension. A significant part of this work is devoted to the modelling of bubbles rising through liquids, including bubble-bubble interactions. The SPH simulations were performed for several flow regimes corresponding to different relative importance of surface tension, viscosity and buoyancy effects. The predicted topological changes, bubble terminal velocity and drag coefficients were validated with respect to reference experimental data and compared to other numerical methods. In the work, fundamental concepts of assuring the incompressibility constraint in SPH are also recalled. An important part of work is a thorough comparison of two different incompressibility treatments: the weakly compressible approach, where a suitably chosen equation of state is used, and truly incompressible method (in two basic variants), where the velocity field is projected onto a divergence-free space. Their usefulness for multi-phase modelling is discussed. Problems associated with the numerical setup are investigated, and an optimal choice of the computational parameters is proposed and verified. For these purposes the study is supported by many two- and three-dimensional validation cases. In addition, the present work opens new perspectives to future simulations of boiling phenomena using the SPH method. First ideas and sketches for the implementation of the liquid-vapour phase change are presented
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Thierry, Olivier. "Rétrodiffusion de la lumière par un milieu particulaire dense : étude expérimentale et simulation numérique par la technique de Monte Carlo." Rouen, 1992. http://www.theses.fr/1992ROUE5042.
Full textAbstract:
Les phénomènes optiques qui interviennent lorsqu'un milieu particulaire est éclairé sont analysés : soit la diffusion simple, multiple, dépendante ; la rétrodiffusion cohérente et la localisation forte. Des diagrammes de caractérisation sont construits pour prévoir l'existence de la diffusion dépendante ou de la rétrodiffusion cohérente au sein d'un milieu diffusif, en fonction de ses paramètres-diamètre et concentration particulaires. Un montage expérimental performant est mis au point pour mesurer angulairement l'intensité rétrodiffusée, cohérente ou non. Un code de calcul, utilisant la méthode de Monte Carlo, est développé pour simuler l'expérience. Celui-ci modélise : le faisceau incident collimate gaussien, l'influence des parois de la cuve contenant le milieu diffusif, la diffusion multiple de la lumière par les particules du milieu, la détection angulaire de l'intensité rétrodiffusée. La confrontation des profils angulaires simulés et expérimentaux montre un bon accord pour les latex de diamètre 0,5 m de fraction volumique Vf comprise entre 0,1% et 1,92% et les latex de diamètre 2 m de fraction volumique Vf comprise entre 1% et 9,57 %; pour les gels de diamètre 59 m de fraction volumique comprise entre 0,2% et 1% et pour les gels de diamètre 92 m de fraction volumique Vf entre 0,2% et 1%. La mesure de la largeur angulaire du pic de rétrodiffusion cohérente pour deux longueurs d'onde permet le diagnostic optique de milieux denses tant sur la valeur du diamètre (entre 0,1 et 5 m) que de la concentration en particules
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Schmitt, Vivien. "Investigation expérimentale et numérique d'un ouvrage de séparation particulaire en assainissement." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAD023/document.
Full textAbstract:
Dans le cadre de cette thèse, un ouvrage de type séparateur hydrodynamique est étudié pour répondre aux problématiques environnementales liées aux déversements de macro-déchets en mer. La première partie est destinée à l’analyse du fonctionnement hydraulique de l’ouvrage et son aptitude face au colmatage sur un pilote en laboratoire. Les données collectées vont ensuite permettre la validation d’une approche numérique capable de simuler l’écoulement. Cette technique est par la suite utilisée pour optimiser l’écoulement et la forme de la grille. Nous avons démontré, à partir de simulations numériques, l’intérêt d’une grille de type métal déployé pour obtenir des phénomènes d’agitations turbulentes et de gradient de pression important à l’amont de la grille. Ces phénomènes favoriseraient ainsi la dispersion des polluants et limiteraient les phénomènes de colmatage. La dernière partie de ce travail a été d’étudier le fonctionnement d’un ouvrage grandeur nature et d’observer son efficacitéThe installation of hydraulic structures to separate particles is a key element to improve the quality of water bodies. This PhD work focus on the study of a hydrodynamic separator used to capture large wastes before their discharge into the see. Tangential separation mechanism along a screen is used in this device. The first part of the work consists in studying the hydraulic behavior and the clogging effectiveness of the device with laboratory experiments. A CFD multiscale approach was developed in this work to optimize the shape of the screen in order to avoid clogging. This method, validated against experimental data, allows us to predict that expanded metal stripes are useful to develop turbulence and pressure gradients upstream the screen. This hydrodynamic phenomenon favor particles and pollutants ejection near the apertures. The last part of the work was to study the hydrodynamic behavior and the real efficiency with in situ experiments
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Hylkema, Jouke Jan. "Modélisation cinétique et simulation numérique d'un brouillard dense de gouttelettes : application aux propulseurs à poudre." Toulouse, ENSAE, 1999. http://www.theses.fr/1999ESAE0004.
Full textAbstract:
Pour améliorer les performances des propulseurs à poudre des fusées, des particules d'aluminium sont ajoutées au combustible. Pendant la combustion, l'aluminium est libéré du combustible et éjecté avec le flux gazeux sous forme de gouttelettes d'alumine liquide. Les expériences ont montré que dans le propulseur à poudre P230, une grande quantité d'alumine restait piégée dans le moteur, ce qui dégrade ses performances. Des recherches plus poussées ont démontré que la distribution de la taille des gouttes influait fortement sur la quantité des dépôts formés. Deux expériences distinctes ont mesuré cette distribution, à la surface du combustible (SNPE), ainsi qu'à la sortie d'un propulseur à échelle réduite (ONERA). La SNPE a détecté une grande quantité de petites gouttes (80% < 10 µm), au contraire de l'ONERA qui a mesuré une grande majorité de grosses gouttes (95% > 10 µm). De plus, un calcul grossier des ordres de grandeur montre que la fréquence moyenne de collision entre gouttes d'alumine à l'intérieur du propulseur est loin d'être négligeable, ce qui justifie l'idée que les phénomènes de coalescence et d'éclatement puissent jouer un grand rôle dans la formation de dépôts. L'objet de cette thèse consiste en la modélisation des phénomènes de coalescence et d'éclatement, ainsi qu'en le développement d'outils numériques efficaces pour simuler cet écoulement diphasique complexe, dans le but de quantifier l'influence des intéractions goutte-goutte sur la formation de dépôts, ainsi que d'expliquer les différences de résultats des expériences mentionnées ci-dessus. En imposant de multiples hypothèses de simplification, un modèle cinétique de collision a été élaboré. En se basant sur les méthodes existantes pour la résolution des équations de Boltzmann, nous avons développé et validé un algorithme stochastique. Cet algorithme a ensuite été implémenté dans un code CFD lagrangien, et de nombreux calculs ont été effectués, à la fois sur la maquette LP2, ainsi que sur le propulseur de taille réelle P230.
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Deguillard, Estelle. "Simulations de Dynamique Particulaire Dissipative pour le calcul de tension interfaciale dans des systèmes eau/tensioactif/huile." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112288/document.
Full textAbstract:
La tension interfaciale est une grandeur physico-chimique d'intérêt pour de nombreuses industries et notamment l'industrie pétrolière. Cette grandeur est l'un des paramètres qui permet d'optimiser le rendement d'un puits de pétrole. La difficulté liée à sa mesure dans les conditions réservoirs a amené à étudier les systèmes eau/tensioactif/huile par simulation moléculaire. Ce travail a permis de montrer que la Dynamique Particulaire Dissipative (DPD) était un outil adapté pour l’étude de systèmes eau/tensioactif/huile sous différents aspects, de la caractérisation de la structure des interfaces au calcul de la tension interfaciale. Cette thèse a permis la démonstration de l’influence non-négligeable de la variation des paramètres de la force harmonique, l’amplitude K et la distance d’équilibre r0 , sur le calcul de la tension interfaciale et sur la structure des interfaces à forte concentration en tensioactif. En effet, la structure des tensioactifs aux interfaces est le résultat d’une balance subtile entre les forces intra et inter moléculaire. L’étude d’une population modèle de tensioactifs non chargés a permis de montrer que la DPD reproduit bien l'évolution de la tension interfaciale en fonction de la concentration en tensioactif en solution et en fonction du coefficient de partage de tensioactifs modèles non chargés. Une méthodologie est proposée pour caractériser les systèmes contenant des interfaces et où la tension interfaciale est calculée.Des travaux prospectifs ont permis de montrer que la DPD permettait d'étudier des phénomènes liés à la tension interfaciale comme le mûrissement d'Ostwald dans les émulsions d'huile dans l'eau. Ces derniers travaux ouvrent la voie à l’étude d’autres systèmes d’intérêt pour le milieu pétrolier comme le décollement de gouttes de pétroles adsorbées sur des parois ou l’étude d’émulsions pétrolièresThe interfacial tension is a physical-chemical property that numerous industrial areas have an interest of especially the petroleum industry. This property is one of the many which helps to optimize production wells' rate of return. Measuring that property in reservoir's conditions (high pressure and temperature) is highly difficult and led to study water/surfactant/oil systems using molecular modeling. The difficulty to measure that specific physical-chemical property linked to the pressure and temperature conditions in the reservoirs led the scientists to study water/surfactant/oil systems using molecular modeling. This thesis establishes that the Dissipative Particle Dynamics (DPD) is able to study water/surfactant/oil systems. The study of the effect of the variation of the harmonic force's parameters, namely the force constant K and the equilibrium distance r0, demonstrated that their variation can heavily influence the interfacial tension computation. Actually, a subtle balance exists between the intra and inter-molecular interactions, which influences the local structure of the surfactants at the oil-water interface, modifies the interfacial tension and influences the interface stability. It was demonstrated that DPD reproduces the variation of interfacial tension with the bulk surfactant concentration and the effect of the variation of hydrophobicity of models of un-charged surfactants on interfacial tension by mean of their coefficient partition. We established a method to properly study systems containing interfaces where interfacial tension is computed. Prospective work showed that DPD was a good tool to study microscopic phenomenon which can be observed macroscopically like the Ostwald ripening in oil in water emulsions. This is a first step before studying others systems of interest for the petroleum industry such as oil/water emulsion or the adsorption of oil droplets on rock wall
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Drouin, Mathieu. "Vers la simulation particulaire réaliste de l'interaction laser-plasma surcritique : conception d'un schéma implicite avec amortissement ajustable et fonctions de forme d'ordre élevé." Phd thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2009. https://theses.hal.science/tel-00442715/fr/.
Full textAbstract:
Le caractère éminemment cinétique et hors équilibre de l'interaction laser-plasma et du transport électronique nécessite de résoudre le système complet des équations de Vlasov-Maxwell. Cette thèse se concentre sur les méthodes PIC (‘‘Particle-In-Cell''), et vise à en accroître le régime de fonctionnement. Tout d'abord, nous présentons l'analyse de stabilité linéaire d'un algorithme PIC explicite incluant l'effet de la discrétisation spatio-temporelle. Cette analyse met en exergue l'instabilité d'aliasing, que nous relions au problème, plus général, du chauffage numérique dans les codes PIC en régime surcritique. Nous montrons l'influence bénéfique de la montée en ordre du facteur de forme pour réduire ce chauffage, permettant ainsi d'atteindre des régimes de densité jusque là inaccessibles. Les codes PIC implicites ne sont pas soumis aux mêmes contraintes de stabilité que leurs équivalents explicites. En particulier nous ne sommes plus tenus de résoudre les modes haute fréquence électroniques. Une telle propriété est particulièrement précieuse lorsqu'on modélise l'interaction entre un laser à ultra-haute intensité et un plasma fortement sur-critique. Nous présentons ici l'extension relativiste de la méthode implicite dite directe, en y incluant un paramètre d'amortissement ajustable et des facteurs de forme d'ordre élevé. Ce formalisme a été implémenté dans le code ELIXIRS, 2D en espace et 3D en vitesse. Ce code est validé sur de nombreux problèmes de physique des plasmas, allant de l'expansion d'un plasma à une ou deux températures électroniques, à l'interaction laser-plasma à haut-flux, en passant par les instabilités ‘‘deux faisceaux'' et de filamentation en régime relativiste. Nous montrons notamment la capacité du code à capturer les principales caractéristiques de l'interaction laser-plasma, malgré une discrétisation spatio-temporelle dégradée, autorisant ainsi des gains substantiels en temps de calculLaser-plasma interaction and electronic transport are pure kinetic processes thus requiring to solve the complete Vlasov-Maxwell system of equations. This thesis focuses on PIC (‘‘Particle-In-Cell'') methods, and is intended to widen the operating regime of such methods. First, we present the linear stability analysis of an explicit PIC algorithm including spatial and temporal step size effects. This study highlights the aliasing instability, which we link to the more intricate issue of numerical heating in PIC codes in the overcritical regime. We show the beneficial influence of using an increasingly high order weight function to drop this heating, thereby allowing to reach overcritical regimes relevant for comparison with experiments. Implicit PIC codes are not submitted to the constraints affecting their explicit counterparts. Particularly we can relax the need to solve high frequency electronic modes. Such a property is extremely valuable when we model the interaction between a high intensity laser and a highly overcritical plasma. Here, we give the relativistic extension of the direct implicit method, provided with an adjustable damping parameter and high order weight functions. This formalism was implemented in the code ELIXIRS, 2D in space and 3D in velocity. This code was validated for various plasma physics configurations, among them one or two electronic temperatures plasma expansions, high intensity laser-plasma interaction, and also beam-plasma instabilities in the relativistic regime. Especially, we prove the capability of the code to catch the main characteristics of the aforementioned phenomena, despite a crude spatio-temporal discretisation, thus providing significant gains of computation time
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Drouin, Mathieu. "Vers la simulation particulaire réaliste de l'interaction laser-plasma surcritique : conception d'un schéma implicite avec amortissement ajustable et fonctions de forme d'ordre élevé." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442715.
Full textAbstract:
Le caractère éminemment cinétique et hors équilibre de l'interaction laser-plasma et du transport électronique nécessite de résoudre le système complet des équations de Vlasov-Maxwell. Cette thèse se concentre sur les méthodes PIC (‘‘Particle-In-Cell''), et vise à en accroître le régime de fonctionnement. Tout d'abord, nous présentons l'analyse de stabilité linéaire d'un algorithme PIC explicite incluant l'effet de la discrétisation spatio-temporelle. Cette analyse met en exergue l'instabilité d'aliasing, que nous relions au problème, plus général, du chauffage numérique dans les codes PIC en régime surcritique. Nous montrons l'influence bénéfique de la montée en ordre du facteur de forme pour réduire ce chauffage, permettant ainsi d'atteindre des régimes de densité jusque là inaccessibles. Les codes PIC implicites ne sont pas soumis aux mêmes contraintes de stabilité que leurs équivalents explicites. En particulier nous ne sommes plus tenus de résoudre les modes haute fréquence électroniques. Une telle propriété est particulièrement précieuse lorsqu'on modélise l'interaction entre un laser à ultra-haute intensité et un plasma fortement sur-critique. Nous présentons ici l'extension relativiste de la méthode implicite dite directe, en y incluant un paramètre d'amortissement ajustable et des facteurs de forme d'ordre élevé. Ce formalisme a été implémenté dans le code ELIXIRS, 2D en espace et 3D en vitesse. Ce code est validé sur de nombreux problèmes de physique des plasmas, allant de l'expansion d'un plasma à une ou deux températures électroniques, à l'interaction laser-plasma à haut-flux, en passant par les instabilités ‘‘deux faisceaux'' et de filamentation en régime relativiste. Nous montrons notamment la capacité du code à capturer les principales caractéristiques de l'interaction laser-plasma, malgré une discrétisation spatio-temporelle dégradée, autorisant ainsi des gains substantiels en temps de calcul.
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Simoes, Marine. "Modélisation eulérienne de la phase dispersée dans les moteurs à propergol solide, avec prise en compte de la pression particulaire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7473/1/simoes.pdf.
Full textAbstract:
Une modélisation précise des écoulements gaz-particules réactifs instationnaires rencontrés dans les moteurs à propergol solide d'Ariane 5 est indispensable pour expliquer et prédire le comportement du moteur lors de son fonctionnement. En particulier, la présence d'une phase dispersée, même inerte, influe fortement sur les amplitudes des potentielles oscillations de pression créées par le moteur.Dans ce but, une approche originale de modélisation, qui prend en compte de façon simple la variance de vitesse de la phase dispersée, est proposée. Deux modèles diphasiques eulériens avec pression particulaire, à niveau de sophistication variable, ont ainsi été écrits. Le premier est un modèle à trois équations qui fait apparaître une pression particulaire fonction de la fraction volumique solide et d’un paramètre constant. Ce terme permet d’obtenir une concentration en particules plus homogène et peut donc fortement modifier la dispersion des particules dans l’écoulement. Le second modèle, qui présente une équation supplémentaire, est basé sur la modélisation du tenseur des contraintes cinétiques de la phase dispersée par une hypothèse de type Boussinesq. La pression particulaire dépend dans ce cas de la fraction volumique solide et de l’énergie cinétique fluctuante de la phase dispersée.Ces deux modèles ont été implantés dans un code de mécanique des fluides et diverses simulations numériques ont été réalisées. Elles montrent une amélioration évidente des résultats obtenus par rapport aux modèles eulériens sans pression particulaire. Notamment, les accumulations non physiques de particules, qui traduisent un défaut caractéristique de ces modèles basiques, sont éliminées.
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Claro, Barreto Alejandro. "Expérimentation et modélisation de l'hydrodynamique et de la dispersion de la pollution particulaire au sein des déversoirs latéraux." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI083.
Full textAbstract:
Les déversoirs d’orages (DO) d’un système de collecte sont la principale source de pollution des milieux récepteurs en temps de pluie. La maîtrise des flux de pollution déversés par ces DO requiert l’étude de l’hydrodynamique et du transport de polluants véhiculés généralement sous forme particulaire en suspension. L’ensemble des travaux expérimentaux et numériques s’est intéressé à l’hydrodynamique et à la dispersion des polluants particulaires au niveau des déversoirs latéraux aux échelles laboratoire et terrain. L’écoulement tridimensionnel est caractérisé grâce aux données suivantes : la hauteur d’eau, le débit, le champ de vitesse et l’énergie cinétique turbulente. La dispersion des polluants particulaires est étudiée à l’aide de la répartition massique à l’échelle pilote et de la concentration et du flux de pollution en DBO5 déversés à l’échelle terrain. Cette étude a permis de valider pour la première fois, à notre connaissance, l’approche numérique 3D basée sur la mécanique des fluides numérique (CFD, en anglais) appliquée au cas d’un déversoir latéral complexe soumis à l’autosurveillance réglementaire grâce aux données in situ de hauteurs d’eau, débits amont et débits déversés, collectées par Valence Romans Agglo. Les résultats d’analyse des premières campagnes montrent que le critère de conformité réglementaire lié au flux de pollution déversé en temps de pluie s’avère être adapté au fonctionnement du système de collecte de la ville de Valence. En effet, la concentration en DBO5 déversée par le principal DO est inférieure à celle mesurée en entrée de la station de traitement. Ces travaux confirment l’emploi de l’approche CFD et des essais en laboratoire comme outils opérationnels permettant (i) de comprendre le comportement hydrodynamique d’un DO en temps de pluie, (ii) d’analyser la conformité d’un système de collecte et (iii) d’évaluer et d’améliorer la mise en place de l’autosurveillanceCombined sewer overflows (CSO) in a sewer system are the main source of pollution for the receiving environments during wet weather. The control of pollution flux discharges by CSO requires the study of hydraulics and pollutant transport, conveyed mostly as suspended particles. All experimental and numerical simulations have focused on hydrodynamics and the dispersion of particulate pollutants within side weirs at laboratory and field scales. The tridimensional flow is characterized by means of the water height, flowrate, velocity and turbulent kinetic energy fields. The particulate pollutant dispersion is studied by means of the mass distribution at laboratory scale and the BOD5 concentration and flux discharged at field scale. This study validated for the first time, to our knowledge, the 3D numerical approach based on the computational fluid dynamics (CFD) applied to the case of a complex side weir subjected to regulatory self-monitoring using in situ data of water heights, upstream flows and discharged flows, collected by Valence Romans Agglo. The first campaigns show that the regulatory compliance criterion linked to the flow of pollution discharged in rainy weather is proving to be adapted to the functioning of the sewer system of the city of Valence. Indeed, the concentration of DBO5 discharged by the main CSO is lower than that measured at the entrance of the wastewater treatment plant. This work confirms the use of CFD and laboratory tests as operational tools allowing (i) to understand the hydrodynamic behaviour of CSO in wet weather, (ii) to implement self-monitoring and (iii) to analyse sewerage system compliance
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Largeron, Yann. "Dynamique de la couche limite atmosphérique stable en relief complexe : application aux épisodes de pollution particulaire des vallées alpines." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENU032.
Full textAbstract:
L'étude se concentre sur l'analyse de la dynamique de la Couche Limite Atmosphérique stable et hivernale en vallée, notamment dans des situations conduisant à des épisodes de pollution particulaire. L'analyse est effectuée à partir de simulations numériques de type LES et de mesures locales. Dans une première partie, on étudie les vents catabatiques prenant naissance sur les pentes des vallées encaissées. On montre qu'ils sont instationnaires, inhomogènes et turbulents, que leur diffusivité turbulente évolue quadratiquement avec le nombre de Froude et décroît avec la stratification ambiante. On s'intéresse ensuite au champ d'ondes internes généré par ces vents. On trouve que sa fréquence ne dépend que de la stratification et est indépendante des caractéristiques des vents qui lui donnent naissance. Dans une seconde partie, on s'intéresse au système de vents de vallées et aux inversions thermiques dans les vallées Grenobloises. Les conditions météorologiques conduisant aux épisodes de pollution sont étudiées et leur lien avec les mécanismes précédents est explicité. On montre que ces épisodes se déroulent toujours dans un contexte anticyclonique, sont induits par la présence d'une inversion et que leur évolution est liée à celle des régimes de temps. Pendant ces épisodes, le système de vents local est toujours similaire, indépendant du régime synoptique et constitué de vents thermiques, dont l'organisation spatiale est gouvernée par la géométrie du site. Ces courants sont contenus dans la couche d'inversion qui persiste pendant toute la durée de l'épisode et n'est pas détruite si l'énergie solaire est insuffisante. Le seuil énergétique correspondant est mis en évidenceThe study is focusing on the dynamics of the stably-stratified Atmospheric Boundary Layer in wintertime in valleys, especially during situations leading to PM10 pollution peaks. The analysis is made by means of LES-like numerical simulations and local measurements. In a first part, we study the katabatic wind created over the slopes of a narrow valley. We show that they are intermittent and turbulent and that their turbulent diffusivity is proportional to the square of a Froude number, and decreases with the ambient stratification. We also study the internal wave field generated by these winds and find that this frequency depends only on the stratification and seems to be independent of the characteristics of its source. In a second part, we study the valley wind system and the thermal inversions which occur by winter conditions in the valleys of the Grenoble area. Meteorological conditions leading to pollution episodes in the Grenoble valleys are also studied and their link with the previous mechanisms are explained. We show that these episodes take place during anticyclonic conditions, are induced by thermal inversion and that their evolution is linked to that of the weather regimes. During these episodes, we show that the local winds system is always the same, independent of the synoptical regime and consists of thermally-driven winds, whose spatial organization is controlled by the geometry of the site. These currents are confined into a thermal inversion, which persists during the whole episode, and is however not destroyed during the day if the solar energy is not sufficient. The corresponding energy treshold is highlighted
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Bigoin, Gaëtan. "Etude expérimentale et numérique de l'encrassement particulaire des échangeurs de chaleur à plaques en phase liquide : influence de la vitesse d'écoulement." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0115.
Full textAbstract:
Les echangeurs de chaleur a plaques ont l'avantage de presenter une grande compacite et un coefficient de transfert eleve. Mais, du fait de leur grande efficacite, il apparait qu'un encrassement meme minime peut avoir des repercussions importantes sur leurs performances. La vitesse d'ecoulement ayant une influence preponderante sur le depot de particules, des essais d'encrassement ont donc ete realises sur un echangeur comportant un grand nombre de canaux (120), afin de tenir compte de la distribution de debit. Les essais ont ete effectues dans differentes configurations, avec deux types de plaques corruguees (30\ et 60\) et pour plusieurs debits a l'entree ; l'analyse etant basee sur le suivi de la resistance d'encrassement et sur l'augmentation de pression relative dans les differents canaux. L'analyse experimentale a permis de mettre en evidence une evolution possible du mecanisme limitant le depot avec la vitesse : ce dernier est d'abord controle par le transport puis par l'adhesion des particules a la paroi. La simulation numerique de l'ecoulement menee en parallele a permis quant a elle, d'etudier finement l'evolution des zones de recirculation, zones preferentielles d'encrassement. Ce travail a ainsi permis de mieux apprehender les mecanismes mis en jeu et de pouvoir estimer l'importance relative de l'encrassement d'une configuration donnee a une autre.
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Claustre, Jonathan. "Modèle particulaire 2D et 3D sur GPU pour plasma froid magnétisé : Application à un filtre magnétique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00796690.
Full textAbstract:
La méthode PIC MCC (Particle-In-Cell Monte-Carlo Collision) est un outils très performant et efficace en ce qui concerne l'étude des plasmas (dans notre cas, pour des plasmas froids) car il permet de décrire l'évolution dans le temps et dans l'espace, des particules chargées sous l'effet des champs auto-consistants et des collisions. Dans un cas purement électrostatique, la méthode consiste à suivre les trajectoires d'un nombre représentatif de particules chargées, des électrons et des ions, dans l'espace des phases, et de décrire l'interaction collective de ces particules par la résolution de l'équation de Poisson. Dans le cas de plasmas froid, les trajectoires dans l'espace des phase sont déterminées par le champ électrique auto-consistant et par les collisions avec les atomes neutres ou les molécules et, pour des densités relativement importantes, par les collisions entre les particules chargées. Le coût des simulations pour ce type de méthode est très élevé en termes de ressources (CPU et mémoire). Ceci est dû aux fortes contraintes (dans les simulations PIC explicites) sur le pas de temps (plus petit qu'une fraction de la période plasma et inverse à la fréquence de giration électronique), sur le pas d'espace (de l'ordre de la longueur de Debye), et sur le nombre de particules par longueur de Debye dans la simulation (généralement de l'ordre de plusieurs dizaines). L'algorithme PIC MCC peut être parallélisé sur des fermes de calculs de CPU (le traitement de la trajectoires des particules est facilement parallélisable, mais la parallélisation de Poisson l'est beaucoup moins). L'émergence du GPGPU (General Purpose on Graphics Processing Unit) dans la recherche en informatique a ouvert la voie aux simulations massivement parallèle à faible coût et ceci par l'utilisation d'un très grand nombre de processeurs disponible sur les cartes graphiques permettant d'effectuer des opérations élémentaires (e.g. calcul de la trajectoires des particules) en parallèle. Un certain nombre d'outils numérique pour le calcul sur GPU ont été développés lors de ces 10 dernières années. De plus, le constructeur de cartes graphiques NVIDIA a développé un environnement de programmation appelé CUDA (Compute Unified Device Architecture) qui permet une parallélisation efficace des codes sur GPU. La simulation PIC avec l'utilisation des cartes graphiques ou de la combinaison des GPU et des CPU a été reporté par plusieurs auteurs, cependant les modèles PIC avec les collisions Monte-Carlo sur GPU sont encore en pleine étude. A l'heure actuelle, de ce que nous pouvons savoir, ce travail est le premier a montrer des résultats d'un code PIC MCC 2D et 3D entièrement parallélisé sur GPU et dans le cas de l'étude de plasma froid magnétisé. Dans les simulation PIC, il est relativement facile de suivre les particules lorsqu'il n'y a ni pertes ni création (e.g. limites périodiques ou pas d'ionisation) de particules au cours du temps. Cependant il devient nécessaire de réordonner les particules à chaque pas en temps dans le cas contraire (ionisation, recombinaison, absorption, etc). Cette Thèse met en lumière les stratégies qui peuvent être utilisées dans les modèles PIC MCC sur GPU permettant d'outre passer les difficultés rencontrées lors du réarrangement des particules après chaque pas de temps lors de la création et/ou des pertes. L'intérêt principal de ce travail est de proposer un algorithme implémenté sur GPU du modèle PIC MCC, de mesurer l'efficacité de celui-ci (parallélisation) et de le comparer avec les calculs effectués sur GPU et enfin d'illustrer les résultats de ce modèle par la simulation de plasma froid magnétisé. L'objectif est de présenter en détail le code utilisé en de montrer les contraintes et les avantages liées à la programmation de code PIC MCC sur GPU. La discussion est largement ciblé sur le cas en 2D, cependant un algorithme 3D a également été développé et testé comme il est montré à la fin de cette thèse.
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Wang, Shuaitao. "Simulation du métabolisme de la Seine par assimilation de données en continu." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM029/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif d'implémenter un schéma d'assimilation de données dans le modèle hydro-biogéochimique ProSe, afin d’assimiler les mesures en continu d’oxygène dissous de la colonne d’eau et de déterminer l’évolution temporelle des propriétés physiologiques des communautés vivantes. Dans un premier temps, une nouvelle version parallélisée de ProSe, ProSe-P, est développée en couplant les librairies hydraulique, de transport et biogéochimique (C-RIVE). Dans un deuxième temps, une analyse de sensibilité du module C-RIVE permet d'identifier un nombre restreint de paramètres influençant fortement les concentrations en oxygène dissous. Basé sur cette sélection, un algorithme de filtrage particulaire est implémenté afin d'assimiler séquentiellement les données haute fréquence d'oxygène dissous. Le couple ProSe-P-filtre particulaire, ProSe-PA, est ensuite appliqué sur un cas synthétique afin d'identifier les paramètres numériques pertinents et de valider l'efficacité du filtre particulaire pour les modèles de qualité de l'eau en rivière. Enfin, les mesures en continu d'O2 dissous de l'année 2011 en Seine sont assimilées par ProSe-PA. Les résultats montrent que ProSe-PA améliore significativement la simulation des concentrations en oxygène dissous, notamment les dynamiques alguales et les chutes d'oxygène pendant les périodes de crise. L'application aux données réelles révèle cependant les limites de l'approche développée, notamment la sensibilité aux conditions aux limites. Plusieurs pistes sont proposées afin d'améliorer les performances de ProSe-PAThe aim of the thesis is to implement a data assimilation scheme in the hydro-biogeochemical model ProSe, in order to assimilate continuous measurements of dissolved oxygen in the water column and to determine the temporal evolution of the physiological properties of the communities of living species. First, a new parallel version of ProSe, ProSe-P, is developed coupling the three packages: hydrodynamic, transport and biogeochemical (C-RIVE). Second, a sensitivity analysis of the C-RIVE model allows the identification of a limited number of influentiel parameters controlling the dissolved oxygen concentrations. Based on the selection, a particle filtering algorithm is implemented in order to assimilate sequentially the high frequency oxygen data. The coupling ProSe-P-particle filtre, ProSe-PA is then applied on a synthetic case to tune the numerical settings for the data assimilation and to test the efficiency of the particle filter in river water quality models. Finally, the continuous measurements of dissolved oxygen of the year 2011 in the Seine River are assimilated by ProSe-PA. The results show that ProSe-PA improves significantly the simulation of the dissolved oxygen concentrations, especially the dynamics of algal blooms periods and the fast chute of O2 for the critical periods. This application to the real oxygen data reveals however some limits of the developed approach, especially the sensitivity to the boundary conditions. Some ideas are proposed to improve the performances of ProSe-PA
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Charles, Frédérique. "Modélisation mathématique et étude numérique d'un aérosol dans un gaz raréfié. Application à la simulation du transport de particules de poussière en cas d'accident de perte de vide dans ITER." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463639.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous nous intéressons à des modèles cinétiques décrivant un aérosol constitué de particules solides dans un gaz raréfié. Ces modèles sont constitués d'un couplage de deux Équations aux Dérivées Partielles décrivant l'évolution spatio-temporelle des distributions en molécules de gaz et en particules de poussière. Le modèle présenté dans la première partie de ce travail est constitué d'un couplage de deux équations de type Boltzmann, dans lequel l'interaction entre les molécules de gaz et les particules de poussière est décrite par deux opérateurs de collision. Nous proposons deux modélisations de ces opérateurs. Dans la première, les collisions entre particules et molécules sont supposées élastiques. Dans la seconde, nous modélisons ces collisions par un mécanisme inélastique de réflexion diffuse sur la surface des particules. Nous établissons alors des opérateurs de collision d'expressions non classiques. D'un point de vue mathématique, nous montrons que le couplage homogène en espace muni des opérateurs de collision élastiques possède des solutions faibles préservant la masse et l'énergie, et vérifiant une inégalité d'entropie. Nous proposons ensuite une mise en oeuvre numérique du modèle dit de réflexion diffuse, basé sur un code de type Direct Simulation Monte Carlo. Celle-ci met en évidence un coût de simulation de l'opérateur particules-molécules trop élevé lorsque les particules ont un rayon trop grand. Nous introduisons alors dans la deuxième partie de ce travail un modèle constitué d'un couplage (par l'intermédiaire d'une force de traînée) entre une équation de Vlasov et une équation de Boltzmann. Pour cela, nous effectuons un adimensionnement du premier système, suivi d'un développement asymptotique de l'opérateur de collision particules-molécules adimensionné en fonction du rapport de masse entre une molécule et une particule de poussière. Nous justifions ensuite rigoureusement ce développement asymptotique dans le cas homogène en espace et pour le modèle de collisions élastiques en prouvant que les solutions du couplage Boltzmann/Boltzmann convergent faiblement vers des solutions du couplage asymptotique Vlasov/Boltzmann. Nous établissons pour cela une nouvelle variante de l'inégalité de Povzner, adaptée au cas de particules de masses très différentes. Par ailleurs, nous comparons numériquement les systèmes Boltzmann/Boltzmann et Vlasov/Boltzmann pour le modèle dit de réflexion diffuse. La mise en oeuvre numérique du système Vlasov/Boltzmann est réalisée par couplage entre une méthode de type Particle-In-Cell et une méthode Monte-Carlo. Enfin, nous présentons l'application de ces modèles à la simulation numérique de la mobilisation et du transport de particules de poussière au début d'un accident de perte de vide, dans le cadre d'étude de sûreté pour le réacteur ITER
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Jues, Thomas. "Modélisation et simulation des gaz de blow-by dans un décanteur automobile." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00564743.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse sur la modélisation des décanteurs automobiles est de mettre au point un outil de simulation numérique permettant de se substituer à un banc organe pour déterminer l'efficacité des décanteurs à l'étape de conception. Après avoir étudié la composition du blow-by sur banc moteur et cela pour différents points de fonctionnement du moteur, nous avons pu comparer la pertinence des différents outils de mesure granulométrique choisis (PCS, ELPI, TEOM) en fonction du spectre granulométrique émis par le moteur. Le PCS a été retenu comme l'outil le plus adéquat en fonction des tailles de gouttes sur lesquelles nous souhaitions avoir des informations. En parallèle, nous avons mené des investigations pour mettre au point une méthodologie de calcul permettant de simuler l'efficacité du décanteur. Le suivi des particules d'huile s'effectue grâce à une simulation lagrangienne. Les forces à prendre en compte ont été déterminées grâce à des expériences numériques simples permettant de verifier si les différentes expressions de ces forces trouvées dans la littérature étaient compatibles des conditions de calculs rencontrées dans les décanteurs. Une autre question soulevée par l'utilisation d'une modélisation lagrangienne dans la littérature, est celle de la prise en compte ou non de la dispersion turbulente. L'étude proposée dans cette thèse nous a permis de montrer que l'implémentation d'un modèle de dispersion turbulente rudimentaire ne permet pas d'obtenir des résultats satisfaisants. La faisabilité de la mise au point d'une méthodologie de calcul fiable de l'efficacité du décanteur repose finalement sur la modification du type de maillage utilisé ainsi que le traitement du calcul de l'écoulement à la paroi. Nous avons montré dans cette thèse que la mise en place d'un maillage raffiné aux parois reposant sur des prismes avec un Y+ =1, associé à une loi de parois à deux couches permettait d'obtenir des résultats satisfaisants en terme de prédiction de l'efficacité du décanteur.
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Landry, Tom. "Mesure des trajectoires de patineurs de vitesse courte piste par filtrage particulaire et simulation physique sur tracés paramétriques en vue de l'étude de la performance humaine." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29263/29263.pdf.
Full text
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Nguyen, Florian. "Detection and characterization of quasi singularities in turbulence." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2020. http://www.theses.fr/2020LILUI075.
Full textAbstract:
Il n'est pas encore démontré que les équations de Navier--Stokes sont bien posées, c'est à dire que leur solutions ne développent pas de singularités à partir de condition initiales régulières. Résoudre ce problème pourrait conduire à expliquer l'anomalie dissipative. Ainsi, une méthode fondée sur les transferts d'énergie locaux a été développée comme un critère de détection de singularités potentielles. Dans cette thèse, nous développons une méthode à la fois locale et statistique, dérivée de l'analyse multifractale, afin de mesurer des coefficients de Hölder locaux. Cette méthode nous permet d'estimer la régularité locale de champs de vitesse turbulents. Combiné au critère fondé sur les transferts d'énergie, ceci nous permet de localiser et quantifier des événements quasi singuliers. La méthode a été appliquée sur des données de simulation afin d'extraire des structures irrégulières à l'échelle dissipative. A partir des données ainsi obtenues, nous reconstituons un "événement singulier typique" qui présente des similarités avec le vortex de Burgers. L'analyse sur des données résolues en temps montre une connexion avec les interactions entre tourbillons. En parallèle, nous avons construit un nouveau schéma de simulation pour Navier--Stokes fondé sur un modèle particulaire et la décomposition de Clebsch. L'objectif affiché est de suivre à moindre coût les singularités potentielles en échelleIt is still not known whether the equations of Navier--Stokes are well posed, i.e. whether their solutions can develop singularities from regular initial conditions. This unsolved problem might be the key to explain anomalous dissipation. As such, a method based on local energy transfers has been developed as a mean to identify potentially singular events in turbulence data. In this thesis, a local statistical method derived from multifractal analysis is developed in order to measure local Hölder coefficients. This method provides an estimate of the local regularity of turbulent velocity fields. Combined with local energy transfers, this allows us to locate and characterize quasi singular events. The method is applied in simulation to extract rare irregular structures at the dissipative scale. From the data aggregated, we derive a "typical singular event" bearing similarities with a Burgers vortex. Extending the analysis to time resolved data shows that irregular events are connected with vortex interactions. In parallel, we developed a new simulation scheme for Navier--Stokes based on a particles-in-cell model and using the Clebsch decomposition. Its purpose is to track potential singularities in scale for a comparatively low computational cost
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Wang, Shuaitao. "Simulation du métabolisme de la Seine par assimilation de données en continu." Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM029.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif d'implémenter un schéma d'assimilation de données dans le modèle hydro-biogéochimique ProSe, afin d’assimiler les mesures en continu d’oxygène dissous de la colonne d’eau et de déterminer l’évolution temporelle des propriétés physiologiques des communautés vivantes. Dans un premier temps, une nouvelle version parallélisée de ProSe, ProSe-P, est développée en couplant les librairies hydraulique, de transport et biogéochimique (C-RIVE). Dans un deuxième temps, une analyse de sensibilité du module C-RIVE permet d'identifier un nombre restreint de paramètres influençant fortement les concentrations en oxygène dissous. Basé sur cette sélection, un algorithme de filtrage particulaire est implémenté afin d'assimiler séquentiellement les données haute fréquence d'oxygène dissous. Le couple ProSe-P-filtre particulaire, ProSe-PA, est ensuite appliqué sur un cas synthétique afin d'identifier les paramètres numériques pertinents et de valider l'efficacité du filtre particulaire pour les modèles de qualité de l'eau en rivière. Enfin, les mesures en continu d'O2 dissous de l'année 2011 en Seine sont assimilées par ProSe-PA. Les résultats montrent que ProSe-PA améliore significativement la simulation des concentrations en oxygène dissous, notamment les dynamiques alguales et les chutes d'oxygène pendant les périodes de crise. L'application aux données réelles révèle cependant les limites de l'approche développée, notamment la sensibilité aux conditions aux limites. Plusieurs pistes sont proposées afin d'améliorer les performances de ProSe-PAThe aim of the thesis is to implement a data assimilation scheme in the hydro-biogeochemical model ProSe, in order to assimilate continuous measurements of dissolved oxygen in the water column and to determine the temporal evolution of the physiological properties of the communities of living species. First, a new parallel version of ProSe, ProSe-P, is developed coupling the three packages: hydrodynamic, transport and biogeochemical (C-RIVE). Second, a sensitivity analysis of the C-RIVE model allows the identification of a limited number of influentiel parameters controlling the dissolved oxygen concentrations. Based on the selection, a particle filtering algorithm is implemented in order to assimilate sequentially the high frequency oxygen data. The coupling ProSe-P-particle filtre, ProSe-PA is then applied on a synthetic case to tune the numerical settings for the data assimilation and to test the efficiency of the particle filter in river water quality models. Finally, the continuous measurements of dissolved oxygen of the year 2011 in the Seine River are assimilated by ProSe-PA. The results show that ProSe-PA improves significantly the simulation of the dissolved oxygen concentrations, especially the dynamics of algal blooms periods and the fast chute of O2 for the critical periods. This application to the real oxygen data reveals however some limits of the developed approach, especially the sensitivity to the boundary conditions. Some ideas are proposed to improve the performances of ProSe-PA
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Pelouard, Jean-Luc. "Le transistor bipolaire à hétérojonction InGaAs : étude Monte-Carlo des phénomènes de transport non-stationnaires et réalisation technologique." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112440.
Full textAbstract:
Les phénomènes de transport non-stationnaires sont importants dans les Transistors Bi à Hétérojonctions abruptes. Des simulations à l'aide d'an modèle particulaire de Monte-Carlo nous ont permis d'établir l'existence d'un courant thermoïnique à travers l'hétérojonction émetteur-base et de deux populations électroniques dans la base: une quasi-balistique et l’autre «relaxée en. Vitesse». Le «Spike» de l’hétérojonction abrupte base-collecteur opère une collection sélective des électrons ayant une vitesse orthogonale suffisante pour franchir cette barrière. A partir d'empilements GaAlInAs/GaInAs/GaAlInAs épitaxiés par jets moléculaires des Transistors Bipolaires à Hétérojonctions ont été réalisés avec des techniques d’isolation par double mesa. L'insertion d'espaceurs dans la jonction base-collecteur et émetteur-base améliore le comportement statique des transistors (gain supérieur à 1200) tout en préservant le caractère abrupte des hétérojonctions. Un modèle analytique a été développé pour réaliser le calcul rapide des caractéristiques du transistor. Il est en bon accord avec à la fois les résultats de la simulation Monte-Carlo et ceux de l'expérience. Les résultats de cette étude montrent le grand intérêt porté au Transistor Bipolaire à Hétérojonction qui dans le système InP/GaInAs devrait fournir dispositif très rapide pour l'optoélectronique à 1, 6 micromètre.
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Troncoso, Alan. "Conditional simulations of reservoir models using Sequential Monte-Carlo methods." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2022. http://www.theses.fr/2022UPSLM055.
Full textAbstract:
Une méthode séquentielle de Monte Carlo, appelée filtrage particulaire, a été utilisée dans un contexte spatial pour simulerdeux modèles de réservoir en respectant les faciès observés aux puits. Le premier modèle, le schéma Booléen, est un modèle àbase d'objets. Il peut servir à modéliser des réservoirs à deux faciès: un faciès poreux, et un faciès imperméable qui agitcomme barrière à la circulation des fluides. Ce modèle se prête bien à des calculs mathématiques~: il existe des méthodes statistiques pour en inférer les paramètres, ainsi qu'un algorithme itératif de simulation conditionnelle. Cependant, lavitesse de convergence de cet algorithme est difficile à établir. Un algorithme séquentiel basé sur un filtre particulaireest proposé en alternative. Au final, cet algorithme séquentiel surpasse l’algorithme itératif en termes de qualité desrésultats et de temps de calcul.Le second modèle, Flumy, est un modèle de processus sédimentaires, permettant de représenter la formation de systèmes chenalisés méandriformes. Ce modèle permet de reproduire l'hétérogénéité induite par les géométries complexes des dépots sédimentaires.L'algorithme courant implémenté dans Flumy modifie dynamiquement les processus au cours du temps pour s'adapter aux données et permet ainsi d'obtenir des simulations conditionnelles. Le développement de cet algorithme de conditionnement requiert,cependant, une profonde compréhension de ces processus pour les modifier tout en évitant les artefacts ou les biais. Pour cette raison, un autre algorithme, dit séquentiel, a été développé. Il consiste à construire le réservoir par empilement de couches horizontales au moyen d'un filtre particulaire permettant d'assimiler les facies observés en chaque couche. Ces deux algorithmesde conditionnement ont été comparés sur un cas synthétique et sur un cas réel (bassin de Loranca, en Espagne). Ils fournissentdes résultats comparables, mais se distinguent en termes de ressources nécessaires pour leur mise en œuvre: l'agorithmeséquentiel requiert une puissance de calcul informatique conséquente quand l'algorithme dynamique nécessite une finecompréhension des processus à modifierA sequential Monte Carlo method, called particle filtering, has been used in a spatial context to produce simulations of two reservoir models that respect the observed facies at wells. The first one, the Boolean model, is an object-based model. It canbe used to model two-facies reservoirs: One porous facies, and an impermeable facies that acts as a barrier for the fluidcirculation. The model is mathematically tractable: There exists statistical methods to infer its parameters as well as aniterative conditional simulation algorithm. However, the convergence rate of this algorithm is difficult to establish. Asequential algorithm based on the particle filtering is proposed as an alternative. It finally appears that this sequentialalgorithm outperforms the iterative algorithm in terms of quality of results and computational time.The second model, Flumy, is a model of sedimentary processes. It is used for representing the formation of meanderingchannelized systems. This model can reproduce the heterogeneity induced by the complex geometries of sedimentary deposits.The current algorithm implemented in Flumy modifies dynamically the processes for fitting the data at best to produceconditional simulations. The set-up of this algorithm requires a deep knowledge of the processes to modify them and avoidartifacts and biases. For this reason, another conditioning algorithm, called sequential, has been developed. It consists in building the reservoir by stacking horizontal layers using particle filtering, thus allowing the observed facies to beassimilated in each layer. These two algorithms have been compared on a synthetic case and on a real case (Loranca Basin,Spain). Both give comparable results, but they differ in terms of the resources required for their implementation: whereasthe sequential algorithm needs high computer power, the dynamic algorithm requires a fine understanding of the processes to be modified
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Humières, Emmanuel d'. "Accélération de protons par interaction laser-plasma et applications." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066047.
Full text
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Cherfils, Jean-Marc. "Développements et applications de la méthode SPH aux écoulements visqueux à surface libre." Phd thesis, Université du Havre, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00607041.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur le développement, la validation et l'application d'un code de calcul numérique à surface libre. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) est une méthode particulaire,Lagrangienne, imaginée à l'origine pour la simulation de corps gravitaires en Astrophysique. Depuis les années 90, elle a été étendue à la modélisation d'écoulements à surface libre. En effet, lors de grandes déformations des interfaces (déferlement par exemple), l'absence de maillage est particulièrement intéressante. Cette propriété est également intéressante pour la simulation de plusieurs phases liquides aux propriétés différentes (eau/fond sédimentaire par exemple). Les applications visées sont la propagation de la houle et son interaction avec des obstacles immergés. Le modèle SPH a donc été établi en se basant sur la bibliographie et validé sur le cas de l'étirement d'une goutte en l'absence de gravité.Ensuite, la prise en compte de conditions aux limites sur des parois solides est étudiée puis appliquée à l'effondrement d'une colonne d'eau suivi d'un impact sur un mur vertical. Enfin, le modèle est étendu aux écoulements visqueux. Une nouvelle méthode de prise en compte des conditions limites de type adhérence, inspirée des frontières immergées en différences finies, a ainsi été développée. Elle autorise la simulation d'écoulements autour d'objets de formes complexes immergés dans le fluide. Le modèle est finalement appliqué à la propagation de la houle en canal et à son amortissement par une plaque horizontale immergée.
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Beaudoin, Anthony. "Contribution numérique à l'étude du transport de masse dans les milieux poreux saturés." Le Havre, 2004. http://www.theses.fr/2004LEHA0002.
Full textAbstract:
L'objectif de la thèse est la résolution des problèmes de transport dans les milieux poreux à l'aide des méthodes particulaires. Deux problèmes sont résolus avec les méthodes particulaires : la migration d'un soluté dans une nappe phréatique et l'écoulement de l'eau dans un milieu poreux à l'échelle des pores. Pour résoudre l'équation de convection-dispersion dans le cas général d'une dispersion anisotrope, un algorithme basé sur les méthodes particulaires et la méthode de vitesse de dispersion est présenté. Pour simuler l'écoulement dans un milieu poreux à des faibles nombres de Reynolds, un algorithme basé sur une méthode particulaire anisotrope et une méthode intégrale de frontière est présenté. La méthode particulaire anisotrope permet d'améliorer la description de la couche limite se formant autour des grains du sol. La méthode intégrale de frontière permet de satisfaire la condition d'adhérence en écrivant une équation intégrale de frontière sur le contour des grains du solThe aim of the thesis is to solve transport problems by means of particles methods. Two problems are resolved with particles methods : the migration of a solute in the groundwater and the water flow in a porous medium at the pore scale. In order to solve the advection-dispersion equation in the general case of a non-isotropic dispersion, a numerical model based on the particles methods and the dispersion velocity method is presented. In order to simulate flows in porous media at low Reynolds numbers, a numerical model based on an anisotropic particles method and a boundary integral method is presented. The anisotropic particles method allows to improve the description of the boundary layer appearing around grains of the ground. The boundary integral method allows to satisfy the no-slip condition by writing a boundary integral equation on the wall of grains of the ground
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Allaoui, Ali. "Introduction de processus de conception pour la modélisation interactive de modèles physiques particulaires 3D complexes dans l'environnement Mimesis." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENS026.
Full textAbstract:
Le modèle physique masses-interactions pour la synthèse du mouvement visuel ou la modélisation de scènes virtuelles animées interactives, et en particulier le formalisme CORDIS-ANIMA généralisant son principe grâce à son haut degré de modularité, est aujourd'hui apprécié pour la qualité et la très grande variété de phénomènes qu'il permet d'obtenir. Cependant, cette richesse ne peut être utilisée dans toute sa complexité sans un outil de conception de modèles qui le met au centre du processus de création, et qui ouvre au maximum les possibilités tout en respectant ses principes. Pour cela, l'environnement de modélisation - constitué de tous les moyens donnés à l'utilisateur pour construire, paramétrer, habiller et simuler un réseau CORDIS-ANIMA - est déterminant dans les possibilités créatrices de l'utilisateur. Partant des outils précédents de modélisation, notre travail consiste à les étendre par des fonctionnalités évoluées permettant de franchir un saut qualitatif vers la création de modèles complexes. Pour ce faire, nous nous sommes appuyés sur l'organisation du processus de modélisation physique modulaire en 5 phases : pré-structuration qualitative, pré-structuration quantitative, conditions initiales, habillage pour le rendu visuel, et simulation. Pour chacune des quatre premières phases, nous avons été amenés à examiner trois types de fonctionnalités critiques dans la modélisation physique : 1. Proposer deux styles de représentations complémentaires pour la conception et la manipulation de modèles - la représentation langagière et la représentation graphique - de manière à tirer parti des avantages de chacune, ainsi que de leur combinaison. Ce point est essentiel dans la manipulation de réseaux CORDIS-ANIMA très complexes. 2. Proposer des fonctionnalités permettant de franchir un pas dans la spécification des conditions initiales, phase critique dans la modélisation physique. Nous proposons en particulier des fonctionnalités pour la transformation au sein du système masses-interactions de propriétés spatiales en provenance de modeleurs orientés géométrie. Ce point pose la question plus générale de la compatibilité entre modélisation de propriétés géométriques et de propriétés physiques. 3. Etendre les possibilités de modélisation en permettant l'intégration de la modification paramétrique en ligne, autre point critique pour la modélisation physique, puisqu'il permet d'introduire des modifications non linéaires en ligne. Ces nouvelles fonctionnalités sont à la base du nouvel outil MIMESIS V, et tracent une voie vers un outil interactif complet pour la modélisation physique particulaire masses-interactionsThe physically-based model of mass-interactions for visual motion synthesis or interactive animated virtual scenes, and in particular the CORDIS-ANIMA formalism, is appreciated today for the quality and the great diversity of phenomena it can produce. However, this richness cannot be exploited in all its complexity without a conception tool that puts it in the center of the creation process, and therefore opens widely its potentialities while maintaining its principles. For this, the modelisation environment - constituted by all possible means for the user to create, parametrize and simulate a CORDIS-ANIMA network - is decisive for the development of user's creative possibilities. Given the previous modelisation tools, our work consists in extending them with advanced functionalities allowing to cross a qualitative threshold towards the creation of complex models. We based our work on the organization of the modeling process in five phases : qualitative prestructuration, quantitative prestructuration, initial state, coating for the visual rendering, and simulation. For each of the first four phases, we examined three types of critical functionalities in physically-based modeling : 1. Proposing two complementary styles of representation for the conception and the manipulation of the models, a language-based representation and a graphical one, in order to benefit from each's advantages and of these coming from their combination. This point is essential for the manipulation of very complex CORDIS-ANIMA networks. 2. Proposing functionalities for advanced specifications of the initial state, a critical phase in physical modeling. We propose in particular functionalities for the transformation inside the mass-interaction system of spatial properties stemming from geometry oriented modelers. This point raises a more general question about the compatibility between geometrical properties and physical properties. 3. Extending the modelisation possibilities by integrating the online modification of physical parameters, another critical point in physically-based modeling, as it allows to introduce online non linear modifications. These new functionalities are the basis of the new tool MIMESIS V, and draw the path towards a complete interactive tool for physically-based modeling using mass-interactions networks
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Benedict, Mark Douglas. "Advances in anisotropic particulate simulation." Thesis, University of Cambridge, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.612000.
Full text
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Pinon, Grégory. "Modélisation numérique de jets transverses : application aux cas des inverseurs de poussée d'un avion en phase d'atterrissage." Le Havre, 2005. http://www.theses.fr/2005LEHA0057.
Full textAbstract:
Cette étude a pour but de prédire les trajectoire de jets issus des inverseurs de poussée. Ces dispositifs équipent les avions et génèrent une contre-poussée qui permet de freiner l'appareil lorsque celui-ci est au sol en phase d'atterrissage. L'écoulement sort des inverseurs de poussée sous forme de jet. Un tel écoulement est complexe et s'étend sur une grande distance. Nous avons alors opté pour la méthode particulaire de type « Vortex Blob ». Le domaine d'étude est infini, la résolution est instationnaire et la discrétisation limitée aux zones rotationnelles. Celles-ci se retrouvent sous forme de particules porteuses d'une information tourbillonnaire que l'on suit dans leur mouvement de manière lagrangienne. Dans un premier temps, nous passons en revue tous les types d'écoulement de jet et nous ressortons les principales caractéristiques, notamment pour l'écoulement de jet à buse débouchant dans un écoulement transverse où une paire de tourbillons contra-rotatifs apparaît et persiste loin en aval. L'activité tourbillonnaire est intense et l'évolution du jet varie selon le rapport d'injection du jet (vitesse du jet rapporté à la vitesse de l'écoulement transverse). Nous abordons ensuite l'aspect numérique de l'étude présentant la méthode particulaire. Nous utilisons une méthode particulaire tridimensionnelle à laquelle nous avons adapté un algorithme rapide de type « Tree code », un remmaillage global de l'écoulement ainsi qu'un schéma de diffusion de type « Particle strength Exchange » qui peut prendre en compte un modèle de Simulation des Grandes Échelles (SGE). Le code est de plus entièrement parallélisé grâce aux librairies MPI. Puis, nous traitons de manière académique les simulations de jets transverses. Nous observons et étudions l'évolution des structures tourbillonnaires existantes dans de tels écoulements en fonction du rapport d'injection du jet, d'une variation temporelle de la vitesse initiale du jet, etc. . . Dans un dernier temps, nous présentons une méthode hybride de couplage entre des simulations eulériennes et nos simulation lagrangiennes pour traiter des cas industriels. Après une validation de ce méthode de couplage avec décomposition de domaine, nous présentons des simulation complètes d'un avion en phase d'atterrissage. Enfin, nous mettons en évidence un cas de ré ingestion déjà observé expérimentalement en soufflerieThe aim of this PhD study is to predict the thrust reversers jets trajectories. These devices equip the aircrafts and produce opposite thrust, which brakes the aircraft in landingphase. The flow is ejected from the thrust reversers in a jet like form. This flow is complex and the mains characteristics are present even on a long distance from the nozzle's exit. For this study, we chose the vortex method more especially its « vortex blob » version. The resolution is unsteady and the discretisation is confined to the vortical zones. These zones are represented by vortex particles, carrying vortical information and followed in the flow in a lagrangian way. First, we make a short review of most jet like flows and we focus on their main characteristics, especially form jet issuing from a nozzle into a crossflow, where a contra-rotating vortex pair appears and is long-lived. Vortical structures are numerous in these kind of flow and they mostly depend on the injection ratio (ratio of the jet velocity compared to crossflow velocity). Secondly, treat the numerical aspects of the vortex method method. We use a three-dimensional Vortex Blob method, on which we have implemented a « Tree code » algorithm, a global reggridding of the flow and a « Particle strength Exchange » diffusion scheme, which unables us to use a Large Eddy Simulation (LES) model. On top of that, the whole code is parallelised using the MPI libraries. Then, we present some academical results of crossflow jet simulations. Nous study the temporal evolution of the vortical structures depending on the injection ratio, the temporal evoltion of the jet exit velocity, etc. . . Finally, we present a new hybrid method which couples eulerian simulations to our langrangian simulations in order to treat the industrial flow configurations. After some validation aspects of the new hybrid method with domain decomposition, we present several « complete » simulations of an aircraft in a landing phase. Finally, we are able to distingish re-ingestion case as they were experimentally obersed during wind tunnel testings
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Poncet, Philippe. "Méthodes particulaires pour la simulation des sillages tridimensionnels." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004699.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré au développement des méthodes particulaires pour la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles en dimension 3. L'évaluation des formules de Biot-Savart ayant un coût de calcul prohibitif en dimension trois, on utilise un couplage grille-particules. On applique alors cette technique à la simulation et au contrôle de sillages produits par un cylindre. La première partie est consacrée à la méthode numérique proprement dite. On commence par présenter le modèle lagrangien et la méthode utilisée pour calculer le champ de vitesse, qui est la clef de voûte du schéma. On décrit ensuite, au chapitre 2 comment sont calculées les couches limites. Enfin, on présente au chapitre 3 l'algorithme à pas fractionnaire utilisé, ainsi que les méthodes de transfert entre jeux de particules et grilles sous-jacentes, et le calcul de la diffusion. Le code est alors validé par des simulations d'anneaux tourbillonnaires qui se propulsent sur un obstacle cylindrique, pour des nombres de Reynolds modérés (entre 400 et 2000).La seconde partie utilise la méthode numérique décrite précédemment, en l'appliquant dans un premier temps à la simulation des sillages turbulents qui se développent derrière un cylindre circulaire (chapitre 4), puis au contrôle de ces écoulements au chapitre 4.Il est connu que les solutions bidimensionnelles sont instables pour des nombres de Reynolds suffisamment élevés. Les instabilités tridimensionnelles sont identifiée grâce à leur profil spectral. Elles ont un effet important sur les forces de traînée et sur la fréquence propre de l'écoulement.Le chapitre 5, relatif au contrôle, se propose de mettre en évidence plusieurs phénomènes. On considère un contrôle en boucle ouverte, réalisé par une rotation à pulsation et amplitude constante. On étudie des rotations basse et haute fréquences. Le coefficient de traînée est alors diminué de 43% par le contrôle à haute fréquence, pour un nombre de Reynolds de 550. De plus, on montre que l'écoulement turbulent revient à un état bidimensionnel si l'amplitude de rotation est suffisamment élevée.
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Poullain, Thomas. "Etude numérique et expérimentale de l’évaporation sous vide d’alliages métalliques : application à la refusion VAR de Zircaloy-4." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0189.
Full textAbstract:
La maitrise de la composition et de la ségrégation chimique est essentielle lors de l’élaboration de matériaux à forte valeur ajoutée, comme les alliages de zirconium à destination de l’industrie nucléaire. L’élaboration sous vide permet d’obtenir des lingots d’une très grande pureté mais elle présente aussi une contrainte supplémentaire concernant la maitrise de la teneur en éléments d’alliage volatiles. Les travaux présentés dans ce document visent à améliorer la prédiction de la cinétique d’appauvrissement en espèces métalliques volatiles lors de l’élaboration sous vide et en particulier lors de la refusion VAR (Vacuum Arc Remelting ou refusion à l’arc sous vide) du Zircaloy-4, un alliage de Zr. Dans un premier temps, nous étudions la cinétique d’évaporation et l’expansion de la vapeur métallique produite lors de la fusion sous vide. L’étude est effectuée par une combinaison d’expériences en four à bombardement électronique et de la simulation numérique du comportement de la vapeur par une méthode particulaire (FPM). Nos études sur l’évaporation de métaux purs, Ti et Zr, montrent l’importance des collisions au-dessus du liquide sur l’expansion de la vapeur et sa recondensation. La caractérisation de l’expansion de la vapeur de Fe et Sn lors de la fusion sous vide de Zy4, combinée à la simulation particulaire, nous a permis de déterminer la valeur des coefficients d’activité thermodynamique de ces éléments dans le Zy4 liquide. Dans un second temps, nous présentons la simulation de l’expansion de la vapeur métallique dans les conditions du procédé VAR en nous intéressant particulièrement aux flux de condensation sur les différentes surfaces. L’application de ce modèle au Zircaloy-4 montre que la composition du dépôt sur la paroi interne de la lingotière est très différente de celle de l’alliage. Enfin, le modèle particulaire est couplé à une modélisation de la croissance du lingot et nous étudions l’influence de l’évaporation, condensation et réincorporation de la collerette sur la composition et la ségrégation des éléments d’alliage volatils. Le couplage offre aussi une première prédiction de l’épaisseur et de la composition de la collerette que nous comparons pour la refusion du Zyrcalloy-4 avec des prélèvements industrielsComposition and chemical segregation control is primordial when producing high value-added materials, such as zirconium alloys for nuclear industry. Vacuum processing allows production very high purity ingot, however it also presents an additional problematic concerning control and prediction of alloy elements evaporation. This PhD dissertation aims at improving prediction of volatile metallic species evaporation during vacuum elaboration, especially during Zircaloy 4 VAR (Vacuum Arc Remelting).First, the evaporation kinetics and the expansion of the metal vapour produced during vacuum melting is investigated. The study is done with a combination of volatilisation experiments using an experimental electron beam furnace and particle based numerical simulation (FPM) of vapour behaviour. Our volatilisation studies on pure metals, Ti and Zr, show the importance of collisions above the liquid on the vapour expansion and its recondensation. Determination of Fe and Sn vapour expansion during Zy4 vacuum melting combined with particle simulation, allowed us to determine thermodynamic activity coefficients values for these elements in liquid Zy4.Then, metallic vapour expansion under VAR conditions is studied, with particular interest shown to condensation flows on the different surfaces. Application of our numerical model to Zy4 shows that the vapour deposited on the mould has a very different composition compared to the alloy. Finally, the particle model is coupled to an ingot growth model and we study the influence of evaporation, condensation and crown reincorporation with regard to volatile solute segregation and depletion. This coupling also provides a first prediction of crown thickness and composition and we compare them to industrial crown samples
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Wynn, Edward James William. "Simulation of size distributions in particulate processes." Thesis, University of Cambridge, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.389439.
Full text
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Mackay, Neil G. "Simulations of earth's local particulate environment." Thesis, University of Kent, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.240434.
Full text
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Hoare, A. "Computer simulations of particulate recording media." Thesis, University of Central Lancashire, 1992. http://clok.uclan.ac.uk/18890/.
Full textAbstract:
In order to further understand the behaviour of magnetic recording media the relationship between the microscopic and the macroscopic behaviour must be more precisely understood. Computer simulations are an invaluable tool in the development and testing of models of these media. Presented here are several computer simulations of particulate recording media, based on models of their microscopic behaviour. The simulations were used to probe the macroscopic behaviour of the systems and relate this to the microscopic models used. The four areas covered are: Time dependence in magnetic systems. A refinement of an established model of a perpendicular thin film. Results have been obtained for the logarithmic time dependence of the magnetisation together with the temperature dependence of both the remanent magnetisation and the viscosity coefficient. These all showed good agreement with previous work as did the results for the magnetisation decay of a small area of film. The linear transverse susceptibility of particulate recording media. Calculations have been made for a set of non-interacting Stoner-Wohlfarth particles. The introduction of both angular and magnitude distributions for the anisotropy yielded some very interesting results. Calculations were made for a range of differently textured systems. The results compare very favourably with some measurements obtained by industrial co-workers and explain some of the earlier results obtained by other workers. It is postulated that the transverse suscceptibility measurement may hold information about the magnetisation reversal mechanisms in these media. The effects of texture in the case of the FMR response. An established model was refined to include the effects of texture. Measurements were more closely simulated by adjusting of the texture to be more realistic. Results are shown comparing the measured response with the calculations. A related technique to the linear transverse susceptibility is developed in terms of a non-linear transverse susceptibility. Results of calculations suggest that this may be a useful singular point detection technique for obtaining anisotropy values. Further, since this technique has a high angular selectivity, it would probably be a useful tool in probing the texture of mat en a! s. A comparison between the linea.r transverse susceptibility and FMR responses is presented along with an overall discussion of the results obtained.
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Hadj-Bachir, Mokrane. "Laser à rayons X ultra-compact Raman XFEL." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0400/document.
Full textAbstract:
L’obtention d’un Laser à Électrons Libres X (LEL-X) compact est un objectif majeur pour le développement des lasers. Plusieurs schémas prometteurs de LEL-X ont été proposés en utilisant à la fois l’accélération d’électrons dans les plasmas et des onduleurs optiques en régime Compton ou Compton inverse. Nous avons proposé un nouveau concept de LEL-X compact baptisé Raman XFEL, en combinant la physique des LEL en régime Compton, des lasers XUV conventionnels basés sur l’interaction laser plasma, et de l’optique non-linéaire. Nous étudions dans cette thèse les étapes préalables pour déclencher un effet laser à rayons X lors de l’interaction entre un paquet d’électrons libres relativistes et un réseau optique créé par l’interférence transverse de deux impulsions laser intenses. Dans cet objectif j’ai développé un code particulaire baptisé RELIC. Les études menées avec le code RELIC nous ont permis d’étudier la dynamique d’électrons relativistes et les processus d’injection du paquet d’électrons dans le réseau optique. Grâce à RELIC, nous avons distingué de nouveaux régimes d’interaction en fonction des paramètres du paquet d’électrons, ainsi que de la géométrie du réseau optique. Ces études ont été appliquées à l’amplification du rayonnement X et appuyées par des simulations PIC. RELIC a également permis de modéliser et d’analyser la première expérience réalisée en octobre 2015 sur l’installation laser ’Salle Jaune’ au Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA). Cette première expérience a été une étape très importante pour la validation des modèles théoriques, et pour la réalisation future d’un laser à électrons libre X RamanThe quest for a compact X-ray laser has long been a major objective of laser science. Several schemes using optical undulators are currently considered, in order to trigger the amplification of back scattered radiation, in Compton or inverse Compton regime. We have proposed a new concept of compact XFEL based on a combination between the physics of free electron lasers, of laser-plasma interactions, and of nonlinear optics. In this thesis, we study the necessary steps to trigger a X-ray laser during the interaction between a free relativistic electron bunch and an optical lattice created by the interference of two intense transverse laser pulses. For this purpose I developed a particular tracking code dubbed RELIC. RELIC allowed us to study the dynamics and injection process of a bunch of relativistic electrons into the optical lattice. Thanks to RELIC, we distinguished several interaction regimes depending on the relativistic electron bunch parameters, and on those of the optical lattice and its geometry. These studies are applied to the X ray amplification and supported by PIC simulations. RELIC also allowed us to model and analyze the first experiment conducted in october 2015 on the ”Salle Jaune” laser facility at LOA. This first experiment was very important to validate our theoretical models, and should prove to be an essential milestone for the development of a Raman X-ray free electron laser
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Hassine, Hichem. "Modélisation, simulation et optimisation pour l'éco-fabrication." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2015. http://www.theses.fr/2015ECAP0016/document.
Full textAbstract:
Cette thèse se focalise sur la proposition et l’application des approches pour la modélisation de l’éco-fabrication. Ces approches permettent de préparer et simuler une démarche de fabrication des produits en assurant le couplage entre les objectifs écologiques et économiques.Les approches développées dans cette thèse sont basées sur les notions d’aide à la décision ainsi que l’optimisation multi objectifs. L’aide à la décision permet l’intervention en deux différents niveaux : le choix des impacts environnementaux à quantifier ainsi que le choix du scénario final de fabrication. Pour l’optimisation multi objectifs, elle assure le couplage entre les deux piliers principaux de l’éco-fabrication : l’écologie et l’économie. Au niveau de l’aide à la décision multi critères, les méthodes Evamix et Promethee ont été appliqués, tandis que les essaims particulaires ont été développés dans le cadre de l’optimisation multi objectifs.Ces approches ont été appliquées tout d’abord aux quelques opérations d’usinage : tournage et fraisage. Finalement, la chaîne de fabrication de l’acide phosphorique ainsi que celle d’acide sulfurique ont été le sujet de l’application des deux approches développéesThis thesis focuses on the proposal and implementation of approaches for modeling sustainable manufacturing. These approaches are used to prepare and simulate a process of manufacturing products providing coupling between environmental and economic objectives.The approaches developed in this thesis are based on the concepts of decision support as well as multi-objective optimization. The decision support allows intervention in two different levels: the choice of indicator to quantify the environmental impacts and the choice of the final manufacturing scenario. For multi-objective optimization, it provides the coupling between the two main pillars of sustainable manufacturing: ecology and economy. In terms of multi criteria decision aid methods, Evamix and Promethee were applied, while particulate swarms were developed as part of the multi-objective optimization. These approaches have been applied initially to some machining operations: turning and milling. Finally, the production line of phosphoric acid and sulfuric acid were the subject of application of the two approaches developed
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Dascalescu, Lucian. "Comportement de granules conducteurs en champ électrique mono-ionisé dans l'air atmosphérique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10088.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail a ete d'etudier les phenomenes physiques mis en jeu lors des mouvements de granules conducteurs spheriques ou cylindriques, de taille millimetrique, dans des champs electriques continus ou intermittents, entre electrodes distantes de quelques centimetres, dans l'air atmospherique. L'etude a ete effectuee en champ harmonique puis en presence des decharges de type couronne positives ou negatives. Un logiciel fonde sur la methode des elements de frontiere a ete utilise pour calculer la charge acquise par un granule, la force agissant sur celui-ci et le renforcement du champ electrique qu'il produit, lorsqu'il est en contact avec ou a proximite d'une electrode plane. On a evalue les conditions d'apparition d'une decharge electrique entre un granule charge et une electrode de polarite opposee, et analyse les circonstances dans lesquelles la presence d'un petit objet conducteur provoque le claquage de l'air ionise. En utilisant plusieurs dispositifs experimentaux (electrodes pointe-plan, fil et cylindre coaxiaux, matrice de pointes plan) on a determine le champ de decollement des granules de formes, de dimensions et de masses volumiques variees. Les experiences ont permis egalement de mesurer les tensions de claquage de l'air entre electrodes de configurations diverses, en presence d'un granule conducteur fixe ou mobile. Un modele mathematique a ete propose afin de decrire par calcul numerique les mouvements des granules et les claquages engendres par ceux-ci. L'influence des divers parametres electriques (niveau de la haute tension, densite de la charge d'espace) ou mecaniques (coefficient de rebond des granules sur une electrode) a ete etudiee systematiquement. La meilleure comprehension des phenomenes physiques acquise lors de ce travail a contribue a realiser des ameliorations a des installations industrielles telles que les separateurs electrostatiques
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Fukagata, Koji. "Large eddy simulation of particulate turbulent channel flows." Doctoral thesis, KTH, Mechanics, 1999. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-2911.
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Yamauchi, Kazuki, and Kazuhiro Yamamoto. "Numerical simulation of continuously regenerating diesel particulate filter." Elsevier, 2013. http://hdl.handle.net/2237/20043.
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