Dissertations / Theses: 'Transport solide par charriage'

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Dudill, Ashley. "Étude expérimentale de la ségrégation en transport solide par charriage." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU047/document.

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Abstract:

Cette recherche porte sur les mécanismes de ségrégation dans le transport de sédiments par charriage. Des expériences simplifiées consistant à introduire un débit de particules fines sur un lit plus grossier, mobile, en équilibre, ont été entreprises dans un canal particulaire étroit en utilisant des billes de verre sphériques. Les expériences montrent des réponses différenciées en fonction du rapport de taille entre les particules grossières du lit (Dc) et les fines (Df). Des rapports de taille (Dc/Df) entre 7,14 et 1,25 ont été testés, pour différents débits solides de particules fines, tout en maintenant le débit solide des particules grossières constant. Des travaux antérieurs ont mis en évidence une augmentation des débits solides suite à l’introduction de grains fins. Les expériences présentées ici identifient les frontières au sein de ce comportement.Le tamisage cinétique a lieu à la surface du lit mobile, avec des sédiments plus fins se déplaçant vers le bas de la couche de charriage à l'interface du lit grossier quasi-statique. Le comportement à cette interface dicte comment le système répond à l’introduction de sédiments fins. Si, par percolation spontanée, le sédiment fin est capable de s’infiltrer dans le lit quasi-statique sous-jacent, le débit solide total augmente et le lit s’incise (diminution de pente). Toutefois, si les fines ne peuvent géométriquement s’infiltrer ou dépassent la capacité de transport, elles forment une couche quasi-statique sous la couche de charriage, qui empêche l'entraînement du lit sous-jacent, résultant en un exhaussement (augmentation de pente).Un essai formel de la reproductibilité des résultats ci-dessus a été effectué dans un autre laboratoire avec le même mode opératoire expérimental. La comparaison des résultats qualitatifs révèle les mêmes processus dominants. Cependant, des différences sont notées dans les résultats quantitatifs, du fait de la quasi-impossibilité de reproduire exactement la même expérience.Une dernière série d'expériences évalue les différences et les similitudes entre les expériences menées avec des billes de verre sphériques et des matériaux naturels ce qui permet d’étudier l’influence de la forme. Alors que les expériences avec des matériaux idéaux révèlent des mécanismes fondamentaux associés au transport granulaire et à la ségrégation, plusieurs nouveaux phénomènes sont observés avec des matériaux naturels, notamment une modification du potentiel d’infiltration et l’émergence de formes du lit This research focuses upon size segregation mechanisms in bedload sediment transport. Simplified experiments with fine grain inputs to a mobile coarse bed in equilibrium were undertaken in a small, narrow flume using spherical glass beads. The experiments demonstrate the influence of the size ratio between the bed (Dc) and the input (Df) upon the channel response. Size ratios (Dc/Df) between 7.14 and 1.25 were tested, with a constant coarse feed rate, and a variety of fine feed rates. Previous work has documented an increase in sediment transport rates as a result of a fine grain input; the experiments presented herein identify boundaries within this behaviour.Kinetic sieving takes place in the mobile bed surface, with the finer sediment moving to the bottom of the bedload transport layer at the interface to the underlying quasi-static coarse bed. The behavior at this interface dictates how a channel responds to a fine sediment input. If, by spontaneous percolation, the fine sediment is able to infiltrate into the underlying quasi-static bed, the total transport increases and the bed degrades causing a reduction in the slope. However, if the fine sediment input rate exceeds the transport capacity or is geometrically unable to infiltrate into the underlying bed, it forms a quasi-static layer underneath the transport layer that inhibits entrainment from the underlying bed, resulting in aggradation and an increase in bed slope.A formal test of the reproducibility of the aforementioned results was undertaken in a different laboratory, with the same experimental procedure. Comparison of the qualitative results reveals that the same dominant processes occur. Consistent differences, however, were present between the quantitative results; likely a result of differences in the experimental arrangement.A final set of experiments assesses the differences and similarities between experiments undertaken with spherical glass beads and natural materials to examine the complexities introduced due to particle shape. While the experiments with ideal materials reveal fundamental mechanisms associated with granular transport of mixed sizes, several key new phenomena are apparent in the experiments with natural materials, including changes in the infiltration potential and the emergence of bed structures

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Recking, Alain. "Etude expérimentale de l'influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage." Villeurbanne, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0113/these.pdf.

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Abstract:

Le but de cette thèse est l'étude expérimentale de l'influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage. Dans un premier temps, les résultats des mesures en canal complétés par les données de la bibliographie ont permis de constituer un jeu de données de 1449 valeurs pour des écoulements sur matériaux uniformes. Ce jeu de données a servi à valider des lois de frottement et de transport. Dans un second temps, des expériences d'écoulements réalisés sur matériaux à granulométrie étendue ont permis de remettre en question la notion d'équilibre. Des fluctuations du débit solide, de la pente et de l'état de pavage du lit appelées nappe de charriage semblent être une manifestation directe du phénomène de tri sédimentaire. En contrôlant la teneur en sable de la couche charriée, ces structures sont à l'origine d'une fluctuation de l'efficacité de transport, et des phénomènes de fluctuation. Des modèles ont été proposés et semblent confirmer la justesse de ces hypothèses The overall aim of the present research is to understand the effects of grain sorting on bedload. In a first step, experimental results in addition to available data of the literature are used to constitute a data set of 1449 values. This data set permitted to valid friction and transport laws for flows over uniform materials. In a second step, experiments were performed over poorly sorted sediments, and no equilibrium slope was obtained whatever the run and the experiment duration. Instead a periodic pattern fluctuation was observed, affecting the bed slope, the bed load discharge, and the bed state (varying from armour to fine bed). A special bed form resulting from grains sorting, called “bed load sheets” appears to be the keystone of the fluctuating process. The concept of transport rate efficiency is used to demonstrate that grain sorting may control the fluctuation periods and amplitudes by controlling the sand content of the bed load mixture. This hypothesis permits to reproduce the amplitude of mean bed slope fluctuations observed with the long experiments for different slopes and sediment mixtures

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Recking, Alain Champagne Jean-Yves Belleudy Philippe. "Etude expérimentale de l'influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage." Villeurbanne : Doc'INSA, 2007. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=recking.

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Geay, Thomas. "Mesure acoustique passive du transport par charriage dans les rivières." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENU052/document.

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Abstract:

L'analyse des variations spatio-temporelles du charriage est un élément important pour la compréhension de la dynamique fluviale. Ce manuscrit présente les recherches réalisées sur le développement d'une méthode de mesure du transport solide par acoustique passive. Un capteur de pression acoustique est utilisé pour mesurer le bruit généré par le transport par charriage au fond du lit de la rivière. Cette méthode originale a fait l'objet de quelques explorations durant les dernières décennies, qui ont montré que la puissance et le contenu fréquentiel du son généré dépendaient de la granulométrie des matériaux et du flux solide. Mais les applications au milieu naturel sont restées très limitées ; elles sont donc au centre de cette recherche.La première difficulté de la mesure est liée à l'existence de bruit environnant qui se superpose au bruit du charriage. Des mesures acoustiques ont été réalisées dans différentes typologie de rivières, du torrent à la grande rivière navigable. A l'aide de ces différentes expériences et de la bibliographie, les éléments du paysage acoustique d'une rivière sont identifiés. Le paysage acoustique d'une rivière est composé par les processus hydrodynamiques que sont la turbulence, l'agitation de surface et le transport de sédiment par charriage. Le charriage produit des bruits larges bandes, dans la partie haute du spectre et peut être masqué par les bruits de surface dans la région du kilohertz. Des outils de traitement du signal sont proposés afin de repérer les différentes dynamiques contenues dans le signal acoustique mesuré.L'interprétation du signal ne peut être faite sans une bonne compréhension des phénomènes de propagation des ondes acoustiques dans la rivière. On montre que la rivière se comporte comme un guide d'onde et une résolution de l'équation d'onde par une approche modale est proposée. On comprend alors que la propagation des ondes acoustiques est limitée par une fréquence de coupure inversement proportionnelle à la hauteur d'eau. Les observations de terrain faites sur la variation du champ de pression acoustique dans la verticale sont bien reproduites par le modèle d'un guide d'onde de Pekeris. Le modèle est alors utilisé pour montrer l'importance de la profondeur, de la constitution du fond de la rivière ou encore de la géométrie du canal sur la constitution du signal.Finalement, trois chroniques de signaux acoustiques enregistrés dans des rivières différentes sont analysées. Un descripteur est proposé pour chaque chronique de signaux, en fonction des bruits ambiants présents dans l'environnement lors de la mesure. Ce descripteur acoustique est confronté à des mesures comparatives du charriage et de bonnes corrélations sont observée. Elles montrent que la mesure hydrophone permet d'identifier la phase de l'initiation du transport par charriage et qu'elle est intégrative du transport sur une surface importante de la rivière. Ces expériences confirment la simplicité de mise en œuvre de la méthode et précisent les limites d'utilisation de l'acoustique passive, particulièrement pour les rivières à fortes pentes. Elles confirment également la validité des méthodes d'analyse du signal qui ont été utilisées et le besoin de mesures comparatives du milieu pour interpréter le signal Analysing the spatio-temporal variability of solid transport processes is key to the study of fluvial morphodynamics. Our research focusses on the development of passive acoustics to monitor bedload transport. A hydrophone is used to sense the acoustic pressure in the river in order to record the sound generated by inter-particle collisions. This original method has been mostly developed in laboratories during the past decades. It has been shown that the acoustic power and the frequencies of the monitored signals are linked to bedload fluxes and granulometry. The use of passive acoustics in natural streams has encountered limited success. It is the core of our research.First we address the existence of multiple sound sources in the environment. Acoustic measurements have been realised in several types of rivers: steep channels and large gravel bed rivers. These multiple experiences along with the bibliography have allowed us to describe river soundscapes. Hydrodynamics govern the soundscape, namely turbulence, agitating surfaces, and bedload transport. Inter-particle collisions generate sound in a wide range of frequencies, which depend on their sizes. It can be masked by the occurrence of agitating surface noise in the kilohertz region. Signal processing tools are proposed to study the dynamics of the different processes composing the signal.Signal interpretation could only be achieved by understanding the propagation properties of the acoustic waves in the river. It is shown that the river acts as an acoustic wave guide. A modal approach is suggested to solve the wave equation. The model points to the existence of a cutoff frequency inversely proportional to the water depth. Observations made on the vertical variation of the field pressure are correctly simulated. The signal dependence on water depth, the structure of the bed, and the geometry of the channel are studied using this model.Finally, we analyze three chronicles of acoustic signals recorded in the field. A signal descriptor is constructed for each data set, depending on the ambient noise conditions. This descriptor is compared to other measurements of bedload transport and good correlations are found. Initiation of motion is monitored and the integrative aspect of the acoustic measure is shown. These experiences highlight the simplicity of the method and show some of its limits. It is also shown that measurements of other environmental parameters are needed to interpret the results

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Ghaïtanellis, Alex. "Modélisation du charriage sédimentaire par une approche granulaire avec SPH." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1087/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet le développement d’un modèle de transport sédimentaire avec la méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). Si les modèles couramment proposés dans la littérature reposent sur un solveur hydrodynamique couplé à des lois semi-empiriques qui modélisent le transport sédimentaire, une approche différente est proposée ici. Dans le modèle proposé dans ce travail, la dynamique du sédiment est également résolue. Celui-ci est assimilé à un milieu continu dont la loi de comportement rend compte de la nature granulaire.Pour ce faire, le modèle élastique-viscoplastique d’Ulrich (2013) a été implémenté dans un code SPH préexistant programmé en langage Cuda, et amélioré du point de vue physico-numérique. Le comportement mécanique du sédiment dépend donc d’une contrainte de rupture déterminée conformément au critère de Drucker-Prager. Dans les zones du matériau où la rupture n’a pas eu lieu, les contraintes de cisaillement sont calculées selon la loi de Hooke généralisée. Dans les zones où la contrainte de rupture a été dépassée, le matériau est assimilé à un fluide rhéofluidifiant. Numériquement, la transition entre les deux états est opérée à l’aide d’une fonction de raccord qui dépend notamment du l’amplitude du taux de déformation et des propriétés granulaires du sédiment.L’eau et le sédiment sont modélisées comme deux phases immiscibles, dans le cadre d’une formulation SPH multi-phase. Pour ce faire, le modèle de Hu et Adams (2006) a été adapté aux modèles de conditions limites semi-analytiques (Ferrand, 2013). Enfin, un schéma d’intégration implicite des forces visqueuses a été développé dans ce contexte, afin d’améliorer les performances du solveur lors de modélisation d’écoulement à bas Reynolds.Plusieurs cas tests sont proposés pour valider le modèle multiphasique, le schéma implicite et le modèle élastique-viscoplastique. De manière générale, les résultats sont en bon accord avec les données expérimentales et analytiques. Le modèle permet de représenter des écoulements multi-fluide avec une bonne précision, même en présence de grand rapport de densité entre les phases. Il en va de même pour les écoulements de fluide non-newtonien et les écoulements à bas Reynolds, pour lesquels le schéma implicite conduit à des résultats très satisfaisants. Enfin, le modèle élastique-viscoplastique a été appliqué à divers cas d’écoulements granulaires, dans le cas d’un matériau sec et saturé, ainsi qu’à des cas d’érosion et d’affouillement. Là encore, les résultats sont globalement en bon accord avec l’expérience This thesis presents the development and application of a Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) model to bed-load transport. While state of the art simulation methods commonly rely on a fluid dynamics solver coupled to semi-empirical relationships to model the sediment transport, a completely different approach is investigated in this work. The sediment is treated as a continuum whose behaviour law takes account for its granular nature. citepos{ulrich2013smoothed} elastic-viscoplastic model is thus implemented in an in-house code based on the Cuda language, and improved on physical and numerical aspects. The sediment behaviour depends on a yield stress determined according to Drucker-Prager's criterion. In unyielded regions, the shear stresses are calculated in line with the linear elastic theory. In yielded regions, a shear thinning rheological law is used and the transitions between solid and liquid states are ensured by a blending function driven by the strain rate magnitude and sediment granular properties. Water and sediment are modelled as two immiscible phases in the frame of a multi-phase SPH model with semi-analytical wall boundary conditions cite{ferrand2013unified}. An implicit viscous forces integration scheme is also developed to improve the code performance as for low-Reynolds flows.The multi-phase model, as well as the implicit viscous forces integration scheme, were validated on analytical test cases and good agreement was obtained. The multi-phase formulation has also proven its capability to handle flows involving high density ratio, while the implicit viscous forces integration scheme was successfully applied to the simulation of a non-Newtonian flow. The elastic-viscoplastic model was tested on dry and submerged granular flow problems. The model was able to correctly capture the liquid and solid states of the granular material, as well as the failure and the regime transitions. It was also applied to bed-load transport problems for which a good agreement with the experiment was generally found

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Hergault, Virginie. "Etude microstructurelle du transport par charriage de mélanges bidisperses à forte pente." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00684258.

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Abstract:

Le transport par charriage reste un phénomène mal compris en raison notamment de la polydispersité des particules et de la ségrégation résultante. Nous avons mené une étude expérimentale à l'échelle de la particule dans le but de comparer le mouvement de billes de verre sphériques de 4~mm et 6~mm et d'analyser la ségrégation de mélanges de deux tailles. Les particules sont entraînées dans un mouvement quasi-bidimensionnel par un écoulement turbulent et supercritique dans un canal à forte pente sur un lit mobile sous des conditions d'équilibre de charriage. Les écoulements ont été filmés sur le côté et analysés par traitement d'image afin de déterminer les trajectoires des particules, leur état de mouvement (arrêt, roulement, saltation) et la hauteur d'eau. Alors que les billes de 6~mm des cas unimodaux sont principalement en roulement, la saltation est prédominante pour les billes de 4~mm et les billes du mélange. Nos données monodisperses supportent le modèle d'érosion-dépôt de cite{Char06}. Les profils de vitesse présentent trois zones (exponentielle, linéaire, logarithmique). De même que les profils de concentration, ils ont des similitudes avec les profils en charriage côtier et en écoulement granulaire sec. Nos expériences bidisperses ont révélé un phénomène de ségrégation assimilable au processus de "kinetic sieving".

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Maurin, Raphaël. "Etude du comportement granulaire en transport par charriage basée sur un modèle Eulérien-Lagrangien." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU021/document.

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Abstract:

Turbulent bedload transport represents the main contribution to the riverbed morphological evolution, and associates the non-trivial collective granular behavior with a turbulent fluid flow. Therefore, its description is both a scientific challenge and a societal issue. The present numerical approach focuses on the granular phase characterization, and considers idealized steady uniform bedload transport, with monodisperse spherical beads and a unidirectional fluid flow. This simplified configuration allows to study the underlying physical mechanisms.A minimal coupled numerical model is proposed, associating a three dimensional discrete element method with a one-dimensional volume-averaged fluid momentum balance resolution. The model is compared with classical experimental results of dimensionless sediment transport rate as a function of the Shields number. The comparison is extended to granular depth profiles of solid volume fraction, solid velocity and sediment transport rate density in quasi-2D bedload transport configurations. Parameter sensitivity analysis evidenced the importance of the fluid-particle phase coupling, and showed a robust agreement of the model with the experiments. The validated model is further used to analyze the granular depth structure in bedload transport. Varying the channel inclination angle and the specific density, it is shown that the classical Shields number and dimensionless sediment transport rate formulations do not take appropriately into account the effects of these two parameters. Analyzing the solid depth profiles and the continuous two-phase flow equations, the neglected fluid flow inside the granular bed is identified as the missing contribution. Its importance is enhanced near the transition to debris flow. A rescaling of the Shields number is proposed and is shown to make all the data collapse onto a master curve when considering the dimensionless sediment transport rate as a function of the modified Shields number. Lastly, the bedload transport granular rheology is characterized by computing locally the stress tensor as a function of the depth. The lowermost part is shown to follow a creeping regime and exhibits signature of non-local effects. The dense granular flow on the top of it, is well described by the mu(I) rheology and is observed to persist up to unexpectedly high inertial numbers. It is characterized by the co-existence of frictional and collisional contributions. The transition from dense to dilute granular flow is controlled by the Shields number, the slope and the specific density. Saltation is observed in the uppermost granular layer. These findings improve the understanding of bedload transport granular mechanisms and challenge the existing granular rheologies Turbulent bedload transport represents the main contribution to the riverbed morphological evolution, and associates the non-trivial collective granular behavior with a turbulent fluid flow. Therefore, its description is both a scientific challenge and a societal issue. The present numerical approach focuses on the granular phase characterization, and considers idealized steady uniform bedload transport, with monodisperse spherical beads and a unidirectional fluid flow. This simplified configuration allows to study the underlying physical mechanisms.A minimal coupled numerical model is proposed, associating a three dimensional discrete element method with a one-dimensional volume-averaged fluid momentum balance resolution. The model is compared with classical experimental results of dimensionless sediment transport rate as a function of the Shields number. The comparison is extended to granular depth profiles of solid volume fraction, solid velocity and sediment transport rate density in quasi-2D bedload transport configurations. Parameter sensitivity analysis evidenced the importance of the fluid-particle phase coupling, and showed a robust agreement of the model with the experiments. The validated model is further used to analyze the granular depth structure in bedload transport. Varying the channel inclination angle and the specific density, it is shown that the classical Shields number and dimensionless sediment transport rate formulations do not take appropriately into account the effects of these two parameters. Analyzing the solid depth profiles and the continuous two-phase flow equations, the neglected fluid flow inside the granular bed is identified as the missing contribution. Its importance is enhanced near the transition to debris flow. A rescaling of the Shields number is proposed and is shown to make all the data collapse onto a master curve when considering the dimensionless sediment transport rate as a function of the modified Shields number. Lastly, the bedload transport granular rheology is characterized by computing locally the stress tensor as a function of the depth. The lowermost part is shown to follow a creeping regime and exhibits signature of non-local effects. The dense granular flow on the top of it, is well described by the mu(I) rheology and is observed to persist up to unexpectedly high inertial numbers. It is characterized by the co-existence of frictional and collisional contributions. The transition from dense to dilute granular flow is controlled by the Shields number, the slope and the specific density. Saltation is observed in the uppermost granular layer. These findings improve the understanding of bedload transport granular mechanisms and challenge the existing granular rheologies

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Gonzales, De Linares Matthieu. "Modélisation numérique bidimensionnelle du transport solide et de la dynamique fluviale. Validation sur deux sites en Loire et sur l’Arc." Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10165.

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Abstract:

La modélisation à une échelle fine des évolutions morphologiques à court terme (quelques années au maximum) en rivière est rendue possible par des outils numériques qui résolvent les équations de Saint-Venant bidimensionnelles et calculent le transport solide et l’évolution du lit résultante sur un maillage représentant la topographie du site. Ces outils sont encore peu utilisés en ingénierie car il existe de fortes incertitudes sur les processus physiques à prendre en compte et les formulations à utiliser pour les représenter (charriage/suspension, formes de fond, granulométrie étendue, effet de la pente …). Le but de la thèse est de tester les possibilités de ce type d’outils et de définir une méthodologie pour leur application. L’outil utilisé est un code industriel (système TELEMAC) qui dispose de la plupart des fonctionnalités nécessaires dont le couplage entre calculs hydrauliques et sédimentaires, la prise en compte des fonds non-érodables et la granulométrie étendue. La démarche suivie consiste à appliquer ce code à deux cas pour lesquels des campagnes de mesures détaillées sont disponibles. L’un des sites choisis se trouve sur la Loire près du Fresne-sur-Loire et d’Ingrandes, l’autre sur l’Arc en Savoie près de La Chambre. Dans les deux cas le processus de transport dominant est le charriage. Les périodes simulées sont des crues pour lesquelles l’évolution bathymétrique du lit a été mesurée ; dans le cas de la Loire des simulations à plus long terme (quelques années) sont aussi présentées. Les évolutions mesurées sont reproduites de manière satisfaisante. Les formulations utilisées sont cohérentes entre les deux cas, mais les processus pris en compte sont différents : dans le cas de la Loire qui est une rivière de sable il est nécessaire de tenir compte des dunes, alors que dans le cas de l’Arc qui est une rivière de gravier les processus prépondérants sont le tri granulométrique et les effets de pente. L’intérêt de l’outil a donc été démontré, et des enseignements précieux pour son utilisation ont été dégagés. Ils concernent en particulier le choix des formulations pour représenter les processus physiques, la définition de la complexité minimale nécessaire de ces formulations selon les sites et les objectifs de la modélisation, et la méthodologie de calage de ces formulations à partir des données disponibles Numerical modelling of morphological evolutions in rivers at a fine spatial scale can be undertaken with models solving the two-dimensional shallow water equations and computing bed load transport and the resulting bed evolution on a mesh representing the topography of the site. These tools are not widely used in engineering applications yet because there remain large uncertainties on the physical processes to take into account and the corresponding formulations (bed load/suspension, bed forms, graded sediment, bed slope effects …). The goal of this work is to assess the possibilities of this kind of tools and to define a methodology for their use. The tool we will use is a commercial modelling package (TELEMAC system) that has most of the necessary functionalities (dry bed, coupling between hydrodynamic and sediment computations, rigid bed, graded sediment…) already implemented. We will apply this tool on two sites where detailed data are available. One of them is on the Loire river near Fresne-sur-Loire and Ingrandes, the other on the river Arc in Savoie near La Chambre. In both cases, bed load is the main transport process. The periods simulated are floods for which computed bed evolutions are compared to measurements. Longer term simulations (a few years) are also presented in the case of the Loire river. The measured evolutions are well reproduced by the model. The formulations used are coherent between the two cases, but the physical features and processes taken into account are different: dunes in the case of the Loire which is a sand-bed river, graded sediment and bed slope effects in the case of the Arc which is a gravel bed river. The pertinence of the numerical tool tested is demonstrated, and many advises are presented about the way it should be used. They concern in particular the choice of formulations to represent physical processes depending on the site studied, and the way these formulations should be calibrated with the available data

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Lafaye, de Micheaux Hugo. "Traitement d'images pour la ségrégation en transport de sédiments par charriage : morphologie et suivi d'objets." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSES008/document.

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Abstract:

Le transport de sédiments en rivières et torrents reste un phénomène mal compris en raison de la polydispersité des particules et de la ségrégation résultante. Il a été mené une étude expérimentale sur un canal permettant d’étudier la ségrégation en charriage d’un mélange de deux classes de billes. Le déplacement collectif des billes est enregistré sous la forme de séquences vidéos. Cette thèse traite des méthodes de traitement d’images développées pour analyser les données obtenues. Premièrement, nous avons développé une méthode de segmentation d’images pour étudier l’influence de l’infiltration de particules fines sur l’évolution d’un lit mobile. Avec cette méthode d’analyse, une étude expérimentale a permis de montrer que l’évolution de la pente du lit présente une décroissance exponentielle. Deuxièmement, nous avons optimisé les algorithmes déterministes de suivi de particules pour permettre l’étude des trajectoires sur l’intégralité du phénomène de ségrégation, ce qui n’était pas possible dans les travaux précédemment effectués à Irstea. Nous avons de plus mis en place des mesures d’évaluation et conçu des vérités terrains afin d’apprécier la qualité des résultats. Des gains de temps, cohérence, précision et mémoire ont été quantifiés. Troisièmement, nous avons développé un nouvel algorithme basé sur le filtrage particulaire à modèles multiples pour mieux gérer les dynamiques complexes des particules et gagner en robustesse. Cette approche permet de prendre en compte les erreurs du détecteur, les corriger et ainsi éviter des difficultés lors du suivi de trajectoires que nous rencontrons notamment avec l’algorithme déterministe Sediment transport in rivers and mountain streams remains poorly understood partly due to the polydispersity of particles and resulting segregation. Experiments in a channel were carried out to study bedload transport of bimodal bead mixtures. The behavior of the beads is recorded through video sequences. This work is about the development of image processing methods to analyse the obtained data. Firstly, we developed a method of image segmentation to study the infiltration of fine particles and its influence on the evolution of bed mobility. Thanks to this method, an experimental study shows that the bed slope evolution follows an exponential decay. Secondly, we optimised deterministic tracking algorithms to enable the study of trajectories on long-duration phenomena of segregation, which was not possible with previous work done at Irstea. Moreover we set up relevant evaluation measures and elaborated ground truth sequences to quantify the results. We observed benefits in execution time, consistency, precision and memory. Thirdly, we developed a new algorithm based on multiple model particle filtering to better deal with complex dynamics of particles and to gain robustness. This approach allows taking unreliable detections into account, correcting them and thus avoiding difficulties in the target tracking as encountered with the deterministic algorithm

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Morgane, Houssais. "Étude expérimentale du transport en rivière par charriage d'un sédiment bimodal : vers un modèle général du transport à plusieurs tailles de grains." Phd thesis, Institut de physique du globe de paris - IPGP, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880876.

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Abstract:

Malgré les nombreux travaux menés sur le transport par charriage depuis le siècle dernier, comprendre l'effet de l'interaction des différentes tailles de grains composant le lit des rivières reste une gageure. Au cours de ces travaux nous étudions par l'approche expérimentale l'influence de la distribution des tailles de grains sur le transport par charriage dans la configuration simple d'une lit de sédiment composé de deux tailles de grains uniquement. Ces grains sont en quartz et respectivement de tailles D1 = 0.7 ± 0.1mm and D2 = 2.2 ± 0.4mm. Les expériences ont été réalisées dans un canal inclinable, dans lequel un lit de sédiment est soumis à la force de cisaillement d'un écoulement turbulent, stationnaire et uniforme. Au cours de chacune des expériences on a réalisé un film de la surface du lit à l'aide d'une caméra rapide. Le traitement de ces images nous a permis de mesurer les deux grandeurs qui composent le transport : la vitesse moyenne des particules et le nombre de particules en mouvement par unité de surface. Ces deux quantités ont été estimées séparément pour chacune des deux populations de grains et pour différentes valeurs de contrainte cisaillante et de fraction de la surface du lit occupée par des petits grains. Les résultats de cette étude montrent que dans le cas bimodal la vitesse moyenne des grains et le nombre de grains en mouvement par unité de surface, une fois correctement adimensionnés, obéissent aux mêmes lois que celles observées dans le cas d'un lit de composition homogène (d'une seule taille de grains). Cela suggère que le modèle d'érosion-déposition proposé par [Charru, 2006] et établi expérimentalement dans le cas homogène [Lajeunesse et al., 2010], peut être généralisé au cas bimodal. La seule différence observée dans nos expériences de transport bimodal concerne les valeurs des contraintes seuils de mise en mouvement des grains. Celles-ci changent avec la composition du lit, et semblent présenter une décroissance linaire avec la fraction surfacique de petits grains. Ces résultats nous permettent de proposer un modèle simple de transport de plusieurs tailles de grains.

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Houssais, Morgane. "Etude expérimentale du transport en rivière par charriage d'un sédiment bimodal : vers un modèle général du transport à plusieurs tailles de grains." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077074.

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Abstract:

Malgré les nombreux travaux menés sur le transport par charriage depuis le siècle dernier, comprendre l'effet de l'interaction des différentes tailles de grains composant le lit des rivières reste une gageure. Au cours de ces travaux nous étudions par l'approche expérimentale l'influence de la distribution des tailles de grains sur le transport par charriage dans la configuration simple d'une lit de sédiment composé de deux tailles de grains uniquement. Ces grains sont en quartz et respectivement de tailles Di = 0. 7 ± 0. 1mm and D2 = 2. 2 ± 0. 4mm. Les expériences ont été réalisées dans un canal inclinable, dans lequel un lit de sédiment est soumis à la force de cisaillement d'un écoulement turbulent, stationnaire et uniforme. Au cours de chacune des expériences on a réalisé un film de la surface du lit à l'aide d'une caméra rapide. Le traitement de ces images nous a permis de mesurer les deux grandeurs qui composent le transport : la vitesse moyenne des particules et le nombre de particules en mouvement par unité de surface. Ces deux quantités ont été estimées séparément pour chacune des deux populations de grains et pour différentes valeurs de contrainte cisaillante et de fraction de la surface du lit occupée par des petits grains. Les résultats de cette étude montrent que dans le cas bimodal la vitesse moyenne des grains et le nombre de grains en mouvement par unité de surface, une fois correctement adimensionnés, obéissent aux mêmes lois que celles observées dans le cas d'un lit de composition homogène (d'une seule taille de grains). Cela suggère que le modèle d'érosion-déposition proposé par [Charru, 2006] et établi expérimentalement dans le cas homogène [Lajeunesse et al. , 2010], peut être généralisé au cas bimodal. La seule différence observée dans nos expériences de transport bimodal concerne les valeurs des contraintes seuils de mise en mouvement des grains. Celles-ci changent avec la composition du lit, et semblent présenter une décroissance linaire avec la fraction surfacique de petits grains. Ces résultats nous permettent de proposer un modèle simple de transport de plusieurs tailles de grains Despite several decades of investigations, accounting for the effect of the wide range of grain sizes composing the bed of rivers on bedload transport remains a challenging problem. We investigate this problem by studying experimentally the influence of grain size distribution on bedload transport in the simple configuration of a bimodal sediment bed composed of a mixture of 2 populations of quartz grains of sizes Di = 0. 7 ± 0. 1 mm and D2 = 2. 2 ± 0. 4mm, respectively. The experiments are carried out in a tilted rectangular flume inside which the sediment bed is sheared by a steady and spatially uniform turbulent flow. Using a high-speed video imaging System, we focus on the measurement of the two bedload flux components : the average particle velocity and the number of moving particles per unit surface of the bed. These two quantifies are measured separately for each population of grains as a function of the dimensionless shear stress (or Shields number) and the fraction of the bed surface covered with small grains. We show that the average velocity and the surface density of moving particles obey the same equations as those reported by Charru [2006] for a bed of homogeneous grain size. Once in motion, the grains follow therefore similar laws whether the bed is made of uniform sediment or of a bimodal mixture. This suggests that the erosion deposition model established by Lajeunesse et al. [2010] for a bed of uniform sediment can be generalized to the case of a bimodal one. The only difference evidenced by our experiments concerns the critical Shields number for incipient sediment motion. Above a uniform sediment bed, the latter depends on the particle Reynolds number through the Shields curve [Shields, 1936]. In the case of a bimodal bed, our experiments show that the critical Shields numbers of both populations of grains decrease linearly with the fraction of the bed surface covered with small grains. We propose a simple model to account for this observation

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Berckmans, Stéphane. "Étude de l’Epitaxie Localisée de GaN par Transport Vapeur / Liquide / Solide (VLS)." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1102/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail a été de comprendre les mécanismes menant à la formation de Nitrure de Gallium monocristallin ( GaN ) sur substrat de silicium par croissance cristalline en configuration Vapeur-Liquide-Solide (VLS), à partir d'une phase liquide de gallium, dans la perspective d'un amélioration ultérieure de la qualité des couches hétéro-épitaxiales de GaN sur silicium destinées aux composants pour l'électronique de puissance.Notre étude s'est concentrée autour de la croissance sur couche-germe 3C-SiC déposée par CVD sur silicium, l'ajout de cette couche intermédiaire permettant d'obtenir des couches de GaN en compression, tout en évitant les interactions chimiques entre le silicium du substrat et le Ga liquide.Une étude expérimentale paramétrique a mis en lumière la sensibilité de la croissance du GaN vis à vis des principaux paramètres de croissance ( température, flux de précurseur azoté ), et en particulier l'influence de ces paramètres sur les proportions des quantités formées des deux polytypes les plus stables du GaN ( 3C-GaN et 2H-GaN ). Nous avons montré, par exemple, qu'une simple variation de 50°C de la température conduit à une variation importante du mode de nitruration des gouttes de gallium, et à un changement radical du polytype majoritaire du GaN formé. Nous avons aussi montré que la croissance cristalline du GaN est très sensible à l'état de surface de la couche-germe CVD de 3C-SiC hétéro-épitaxial. Celle-ci est composée d'une coalescence d'îlots de SiC. Cette morphologie particulière impose sa géométrie quasi-périodique à la distribution des gouttes de gallium et peut favoriser la nucléation du GaN en périphérie des gouttes dans les premiers stades de la croissance.A partir des résultats de cette exploration préliminaire, nous avons pu identifier des conditions de croissance permettant de réaliser une couche quasi-continue de GaN par coalescence de cristallites résultant de la nitruration de gouttes de gallium liquide submicroniques The aim of this work was to understand the mechanisms that lead to the formation of monocrystalline gallium nitride ( GaN ) on silicon substrate by crystalline growth with the Vapor-Liquid-Solid (VLS) configuration, from a gallium liquid phase, in the perspective of an ulterior improvement of the GaN hetero-epitaxial layers quality on silicon intended for power electronics components. Our study focused on the growth on 3C-SiC seed-layer deposited by CVD on silicon, this layer adding permits to obtain GaN layers in compression with avoiding any interactions between the silicon substrate and the liquid gallium. A parametric experimental study has enlightened the sensitivity of the GaN growth with the growth conditions (the temperature, the flux of the nitrogen precursor) and particularly the influence of the parameters on the ratio of formed quantities of the two most stable GaN polytypes (3C-GaN ou 2H-GaN). We have shown, for example, that a simple variation of 50°C of the temperature permits an important variation of the gallium droplets nitriding mod, and of the GaN preferential polytype. We also showed that the growth of GaN is very sensitive to surface state of the 3C-SiC CVD hetero-epitaxial seed-layer. This one is composed of some SiC coalescing islands. This peculiar morphology imposes its quasi-periodic geometry at the gallium droplet distribution and can favor the GaN nucleation at the droplet periphery during the first stage of the growth. From the results of this preliminary exploration, we were able to identify some growth conditions allowing to obtain an almost continued layer of GaN resulting of the nitriding of submicronic liquid gallium droplets

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Carbonari, Costanza. "Processus de tri granulométrique dans le transport par charriage : une étude théorique et expérimentale pour les rivières à gravier." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU009/document.

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Abstract:

Expériences de terrain et de laboratoire montrent que les rivières à gravier avec étendue granulométrique élevée et faible contrainte latérale, comme dans le cas des rivières à chenaux multiples, notamment les rivières en tresses, et des rivières à chenal unique avec une pleine mobilité latérale, comme les rivières à méandres, peuvent présenter simultanément variations du chenal actif à la fois dans le plan et dans la direction verticale, ainsi qu’un tri granulométrique planimétrique et vertical. En fait, les ajustements du chenal présentent une interaction complexe avec les processus de tri granulométrique: processus de transport et dépôt des mélanges de sédiments hétérogènes engendrent la formations de plusieurs motifs de tri, parmi lesquels patches qui migrent dans le chenal, notamment les sorting waves également connues sous le nom de bedload sheets. Ces sorting waves sont observées comme l’alternance des bandes de sédiments grossiers et fins dans la direction d’écoulement. Cette thèse de doctorat étudie les processus de tri granulométrique d’une distribution granulométrique bimodale à la fois dans la direction latérale et verticale avec un accent particulier sur l’étude des bedload sheets. Ce projet vise également à étudier les effets du confinement latéral sur la morphodynamique du lit de la rivière et en particulier sur les processus de tri granulométrique; et en plus, vu que le tri granulométrique joue un rôle crucial en influant sur le profil en long de la rivière, ainsi que les motifs sédimentaires et le formes du lit, étant donné le lien étroit entre la topographie du lit et la composition sédimentaire, pente, largeur du chenal actif et taux de transport des sédiments. L’analyse de ces paramètres permet de définir des feedbacks entre les variables morphologiques. Les résultats de cette étude éclairent le rôle de la contrainte latérale sur les processus de tri granulométrique et la morphodynamique du lit nu des rivières Field and laboratory investigations indicate that gravel bed rivers with poorly-sorted grain size distribution and low lateral confinement, such as in the case of multi-thread, braided and transitional rivers but also wandering single-thread rivers, can simultaneously present active channel variations, both in the planimetric and altimetric directions, together with planimetric and vertical sorting.Actually channel adjustments present a complex interaction with sorting processes. transport and depositional processes of heterogeneous sediment mixtures induce the formation of various sorting patterns, among which free migrating patches such as sorting waves also known as bedload sheets. Such sorting waves are mainly observed by the alternation of bands of finer and coarser material in the streamwise direction.This PhD research investigates the sorting processes of a bimodal grain size distribution both in the lateral and in the vertical direction, with particular focus on the study of bedload sheets.The main aim of this work is to investigate the effects of lateral confinement on river bed morphodynamics and in particular on grain sorting processes; and besides, given that grain sorting plays a crucial role in affecting longitudinal river profile, as well as sediment patterns and bed forms, being indeed the connection between bed topography and bed sediment composition close, we would like to provide simple theoretical analyses and tools able to predict morphodynamic bed river variations driven by sortingDifferent methodologies are applied to successfully achieve this purpose.Firstly, a deep investigation of the state of knowledge of mixed-size sediment morphodynamics, sorting processes, sorted sediment patterns and bedload sheets is carried out.Then, a 1D linear stability analysis of a uniform flow above an erodible bed composed by a bimodal mixture of sediments is performed and investigation of the associated eigenvectors, amplitude of perturbations and migrations rate is discussed. Results are presented in terms of arising instabilities dominated by sorting. Although the monodimensional shallow-water framework, the simple flow model adopted allows for the formulation of an algebraic eigenvalue problem that can be solved analytically, allowing for a deep insight into the mechanisms that drive instabilities.Then, small scale flume experiments are carried out by reproducing three different flow confinement configurations and involving a bimodal mixture of natural sediments. All the configurations show large fluctuations of parameters characterising bed system in terms of bed sediment composition, slope, active channel width and sediment transport rate. The analysis of such parameters allows defining feedbacks among morphological variables. Results of such investigations shed light on the role of lateral confinement on sorting processes and morphodynamics of barebed rivers

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Petrut, Teodor. "Développement d’indicateurs de la dynamique spatio-temporelle sédimentaire d’un cours d’eau mesurés par acoustique passive." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU028/document.

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Abstract:

Cette thèse aborde le sujet du monitorage par acoustique passive dans les rivières pour la mesure du transport sédimentaire par charriage. La motivation de la recherche est l’utilisation d’hydrophones déployés dans un cours d’eau pour détecter et mesurer le bruit des sédiments transportés sur le fond de la rivière. La technique est très prometteuse grâce à la facilité de déploiement sur le terrain et aux coûts réduits mais elle est encore déficitaire en méthodologie sur la connaissance du bruit ambiant. Le bruit ambiant est un mélange de sources de bruit parmi lesquelles se trouve le bruit du transport par charriage des sédiments. La classification des bandes passantes des spectres acoustiques permet de séparer les différentes sources acoustiques. Dans cette thèse, on analyse la dynamique du charriage par l’analyse de la variabilité de la bande passante du charriage des spectres acoustiques. Cette variabilité peut être temporelle, sur des chroniques acoustiques, et spatiale sur des mesures en plusieurs points de la section de la rivière.La recherche commence par une analyse théorique sur les solutions analytiques des impacts hertziens entre deux sphères rigides ou entre une sphère et le fond considéré comme une plaque. La sensibilité des fréquences centrales et des pics spectraux est dominée premièrement par les dimensions des particules et secondement par la vitesse d’impact. La solution analytique est utilisée conjointement avec des distributions granulométriques pour définir un modèle linéaire d’addition des spectres. La forme du spectre ainsi modélisé dépend notamment par des caractéristiques statistiques de la distribution granulométrique et de la vitesse d’impact du modèle d’impact. Le modèle spectral est dans un état simplifié parce qu’on suppose une vitesse d’impact uniforme quelle que soit la dimension des particules en collision et également parce qu’on ne considère pas les effets de l’atténuation à cause de la diffusion ou l’absorption des ondes sonores.Le modèle spectral du charriage est utilisé par une méthode d’inversion des densités spectrales de puissances afin d’estimer la distribution granulométrique des sédiments transportés. La méthode d’inversion nommée « Non-Negative Least Square » est purement algébrique car elle est définie comme un problème au sens de moindres carrés avec une contrainte de positivité sur la solution. Les mesures sur deux rivières à graviers, Isère à Grenoble et la Drave, à Dellach en Autriche, donnent des résultats en concordance avec les mesures du transport sédimentaire. On a observé que l’inversion des spectres permet l’analyse de la dynamique des courbes granulométriques estimées tant spatiale (sur l’Isère à Grenoble) que temporelle (sur la Drave à Dellach).Le modèle de charriage est encore développé par l’intégration de la physique du transport sédimentaire, de l’hydraulique et de l’acoustique des impacts. Ce modèle vise l’analyse de spatialité et la temporalité des impacts dans une section de la rivière et donne une approche plus complète au modèle de charriage précédemment présenté. L’identification des spectres modélisés à des spectres simulés permet des modéliser les taux des impacts (et les flux sédimentaires) et la localisation de la bande principale de charriage dans la rivière de l’Isère à Grenoble This thesis deals with theoretical and experimental concepts of passive acoustic monitoring of sediment transport in rivers. Hence, the motivation is the use of hydrophones to sense the sound pressure generated by impacts between the sediments that are transported on the bed river. The technique is very cheap and easy to deploy on the field but it lacks of knowledge on the nature of the river soundscape’s acoustic sources. In order to separate the various types of noise sources composing the soundscape, a spectral analysis is frequently used to detect the bedload noise passband. The bedload spectral information is used in this thesis to estimate the transported, or bedload, grain size distribution. The study is based on the physical evidence of the existence of a dependency between the size of impacting particles and the frequency of the impacts. Therefore, the spatial and temporal dynamics of the bedload grain size distributions in gravel rivers will be assessed by developing acoustic spectra indexes.Firstly, the analytic solutions of hertzian impact between two rigid spheres and between a sphere and a slab are studied. The spectrum’s center and peak frequencies are most sensible on the grain size and then on the impact velocity. The analytic solutions and grain size distributions are used to model bedload acoustic spectra. Such model is sensible on the grain size distribution shape followed by the impact velocities of sediments. Its definition does not include non-linear transmission losses, i.e. attenuation with frequency due to scattering and absorption effects, and also the impact velocity is constant no matter the dimension of particles.Secondly, the bedload acoustic model is used for implementing inversion methods to estimate the grain size distributions. Such a method is defined in a least square algebraically framework, named the Non-Negative Least Square method, and uses analytical solutions of hertzian impacts to inverse the acoustic spectra. Field measurements on two large gravel rivers like Isère River, in Grenoble, France, and Drau River, at Dellach, in Austria, revealed coherent results as validated by physical sampling trials of bedload transport. It was observed a spatial variability in the estimated grain size distribution across the Isère River whereas a temporal variability was observed from the inversion of Drau River’s spectra.The previous bedload spectral model is enhanced by including concepts from the physics of fractional transport rate in gravel rivers, of particle saltation model and acoustic models of propagation. One can model acoustic maps of bedload noise from spatializing the impact rates at the reach scale. Here, the model is tests to localize the bedload noise in the Isère River’s cross-section by matching the measured spectra to the modeled ones. The acoustic maps obtained from this model are successfully predicted as validated by the measured maps in the Isère River in Grenoble

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BEUVE, MICHAEL. "Transport et emission d'electrons generes par un ion rapide dans un solide : aspects theoriques et simulations numeriques." Caen, 1999. http://www.theses.fr/1999CAEN2062.

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Abstract:

L'emission d'electrons induite par la penetration d'un ion rapide dans un solide reflete assez bien les mecanismes d'interaction ion-solide. Parmi les modeles statistiques decrivant cette emission, la simulation monte carlo, qui represente les ions et les electrons comme des particules classiques qui subissent des chocs, est en plein essor. Melange injustifie de description classique et de calculs quantiques de lois de probabilite, sa signification physique ne suit pas ses performances techniques. Nous avons construit, dans un cadre quantique, un modele phenomenologique de transport de particules et montre que la simulation apporte la solution de l'equation qui caracterise ce modele. Ses points cle, tels que la notion de paquet d'ondes planes et la consideration d'echelle macroscopique et microscopique, concilient le paradoxe de l'aspect classique-quantique de cette simulation. L'ecriture precise de ces postulats nous a permis de dresser des limites a l'application et a la prediction de cette simulation et de suggerer des ameliorations. Parallelement a cette reflexion, nous avons developpe une simulation pour une feuille mince de carbone amorphe. Outre l'extraction de quelques parametres importants de l'emission d'electrons comme le potentiel macroscopique, ce travail nous a permis d'expliquer l'evolution des rendements d'emission electronique en fonction de quelques parametres (epaisseur de feuille, charge et vitesse de l'ion) ou de comprendre la forme des spectres. Nous avons pu conforter ou au contraire remettre en cause les interpretations de certains faits experimentaux (relation rendement-pouvoir d'arret). A partir de resultats experimentaux, nous avons aussi suggere, ou meme, mis en evidence certains effets : effet de la polarisation des electrons de la cible sur leur transport, effets non lineaires de l'interaction ion-electrons de valence, effets des proprietes specifiques du solide vis a vis de celle de l'atome.

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Khawaja, Bilal Ahmed. "Evolutions morphologiques induites par l'implantation de barrages dans les fleuves à fort débit solide." Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011NANT2018.

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Abstract:

Les retenues des barrages dans les fleuves sont dans tous les cas soumises à un comblement plus ou moins rapide provoqué par le dépôt des sédiments charriés et transportés en suspension par les fleuves. Ce dépôt s'explique par les conditions hydrodynamiques de calme créees par le barrage dans la retenue d'eau. La connaissance du régime hydraulique et du transport sédimentaire d'un fleuve, sont deux facteurs de première importance dans la conception de barrages et dans la mise en place d'un plan de gestion visant à maintenir la capacité de la retenue par l'évacuation des sédiments vers l'aval. Le but de cette thèse est l'étude de l'hydrodynamique de l'Indus qui est l'un des plus grands fleuves du monde, affecté par de très fortes variations saisonnières de débit. Au cours de cette étude, on a mis en place un modèle hydraulique numérique unidirectionnel du réservoir tenant compte des principaux affluents et de l'érosion du bassin versant. Les comparaisons avec les données disponibles de transport solide ont permis l'ajustement des modèles. Par la suite, on a étudié les différentes solutions viables pour l'évacuation des sédiments vers l'aval Dam reservoirs in the rivers, in all the cases, are subjected to more or less rapid filling caused by the deposition of sediments carried as bedload or transported in suspension by the rivers. This deposit can be explained by the calm hydrodynamic conditions created by the dam in the reservoir. Knowledge of hydraulic regime and sediment transport of a river, are two prime factors in the design of dams and the establishment of a management plan to maintain the capacity of the reservoir by the removal of sediment downstream. The aim of this thesis is to study the hydrodynamics of the Indus which is one of the largest rivers of the world affected by strong seasonal variations in flow. In this study, we developed a one dimensional hydraulic model of the reservoir taking in account the main tributaries and erosion of the watershed. Comparisons with available data of sediment transported allowed us the adjustment of the model. Subsequently, we studied the different viable solutions for evacuation of sediment downstream

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Garrido, Frederico. "Etude par microanalyse nucleaire du transport atomique dans un solide amorphe irradie aux ions lourds de haute energie." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112212.

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Abstract:

Une manifestation spectaculaire de l'interaction particule-matiere est la deformation plastique de materiaux amorphes sous l'action d'ions lourds de haute energie se ralentissant par excitation electronique. Le but de cette these etait d'etudier ce phenomene, dans le cas de l'alliage metallique ni#3b, a une echelle beaucoup plus reduite que dans les travaux anterieurs bases sur les mesures de proprietes macroscopiques des materiaux irradies. Cet objectif a ete realise par l'introduction d'un marqueur fin passif par implantation (bi) ou depot sous vide (au, w) a l'interieur de la cible, et par le suivi de son deplacement sous irradiation au moyen de la technique de retrodiffusion rutherford. Par la suite, nous avons etendu cette approche a des couches plus epaisses constituant des marqueurs actifs pour le processus de deformation. Dans une premiere partie, nous montrons que le comportement des systemes contenant un marqueur passif est le meme que celui observe a l'echelle macroscopique. En outre, ces mesures constituent pour la premiere fois une evaluation precise de la variation de la dimension des echantillons irradies parallele a la direction du faisceau, et confirment ainsi la nature plastique de la deformation induite par le faisceau d'ions. Les experiences consacrees au cas des marqueurs actifs constituent la partie la plus originale et la plus fructueuse de ce travail. En effet, lorsque l'epaisseur du marqueur augmente, celui-ci, insensible a l'irradiation a cause de sa nature cristalline, devient progressivement un frein a la deformation jusqu'a l'annuler totalement. Le blocage intervient pour un rapport des epaisseurs marqueur/matrice de l'ordre de 0. 4 pour au et de 0. 07 pour w. Un modele phenomenologique, base sur des calculs de mecanique des milieux continus, a ete developpe pour rendre compte de l'ensemble des resultats

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Piton, Guillaume. "Sediment transport control by check dams and open check dams in Alpine torrents." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU041/document.

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Abstract:

Barrages de corrections torrentielles et plages de dépôts jouent un rôle clés dans la protection contre les crues des torrents. Leurs gestionnaires ont pour mission de réduire les risques d'inondations, mais doivent désormais aussi minimiser les impacts environnementaux liés aux ouvrages de protection. Ceci nécessite une meilleure compréhension des effets des barrages de corrections torrentielles et des plages de dépôts sur le transport sédimentaire des torrents. Cette thèse s'inscrit dans cet objectif et se décompose en deux parties. Sa section sur l'état de l'art présente: i) les différents effets des barrages de correction torrentielle sur la production et le transfert sédimentaire; ii) des descriptions des processus hydrauliques et de sédimentation ayant lieu dans les plages de dépôts; et iii) les processus liés à la production et au transfert de bois d'embâcle. Une nouvelle méthode de quantification de la production sédimentaire des torrents complète cet état de l’art.La seconde partie de cette thèse présente le travail réalisé en banc d’essai expérimental. Une première série d’expérience a permis de mettre en évidence un transport par charriage plus régulier lorsque des barrages de correction torrentielle sont ajoutés à un bief alluvial. Une seconde série d’essais a été réalisée sur un modèle générique de plage de dépôt dans l’objectif d’en caractériser les écoulements. Pour cela, une nouvelle procédure de mesure et de reconstruction par approche inverse a été développée. Il en résulte une description des caractéristiques d’un écoulement proche du régime critique, ainsi que des mécanismes de rétrocontrôle entre morphologie et hydraulique pendant la phase de dépôt Check dams and open check dams are key structures in torrent hazard protection. Their managers must mitigate flood hazards, but now must also minimize the environmental impacts of these protection structures. This requires to improve the knowledge on the effects of check dams and open check dams on the sediment transport, and this thesis forms a contribution towards this end.The section on the current state of research reviews i) the diverse effects of check dams on sediment production and transfer; ii) descriptions of the hydraulics and sedimentation processes occurring in open check dams; and iii) woody debris production and trapping processes. This state of the art is completed with proposition of new bedload transport estimation methods, specifically developed for paved streams experiencing external supply or armour breaking.Experimental results are then provided. Firstly, flume experiments highlight the emergence of a more regular bedload transport when check dams are built in alluvial reaches. In a second stage, experiments were performed on a generic Froude scale model of an open check dam basin in order to capture the features of laterally-unconstrained, highly mobile flows. A new flow measurement and inverse-reconstruction procedure has been developed. A preliminary analysis of the results describes flows that tend toward a critical regime and the occurrence of feedback mechanisms between geomorphology and hydraulics during massive bedload deposition

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Santos, Joao Jorge. "Génération et transport des électrons rapides dans l'interaction laser-solide à très haut flux." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. http://www.theses.fr/2003EPXX0008.

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Hannouche, Ali, and Ali Hannouche. "Analyse du transport solide en réseau d'assainissement unitaire par temps de pluie : exploitation de données acquises par les observatoires français en hydrologie urbaine." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00786998.

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Abstract:

Cette thèse valorise les données de mesure en continu de pluie de débit et de turbidité, ainsi que les bases de donnée de résultat d'analyse et les connaissances acquises dans le cadre des trois observatoires français en hydrologie urbaine, OPUR-Paris, OTHU-Lyon et ONEVU Nantes, pour valider et améliorer les connaissances sur les flux et les sources de particules vectrices de contaminants, en réseaux d'assainissement unitaire. Les données provenant de 6 sites expérimentaux drainés par un réseau d'assainissement unitaire ont été exploitées : Marais, Quais et Clichy à Paris, Cordon Bleu et Saint-Mihiel à Nantes et Écully à Lyon, avec sur chaque site des bases de données de longue durée qui ont permis des études statistiques sur des échantillons de plusieurs dizaines d'événements pluvieux et de journées de temps sec. Cette thèse a permis : 1- d'évaluer la représentativité de la turbidité pour analyser du transport solide en réseau ; 2- d'analyser et de modéliser statistiquement les concentrations et les masses de particules à l'échelle événementielle ; 3- d'étudier la dynamique des flux et des concentrations à l'échelle intra-événementielle. Les résultats obtenus indiquent d'une part, que la turbidité permet de décrire les dynamiques intra-événementielles des flux et des concentrations à condition d'exprimer ceux-ci sous forme relative, normalisée par les valeurs moyennes événementielles. En revanche, ces valeurs événementielles sont attachées par des erreurs systématiques non négligeables induites par les variations inter-événementielles de la relation MES-Turbidité (intervalle de confiance de l'ordre de 30% de la moyenne). Ils confirment d'autre part que la contribution des dépôts aux flux de temps de pluie est importante mais variable (entre 20 et 80% de la masse à l'exutoire selon l'événement), y compris sur un site réputé exempt de dépôts (grossiers). Autrement dit, les problématiques d'ensablement et de pollution de temps de pluie ne sont pas nécessairement liées. L'autre contribution majeure est celle des eaux usées " de temps sec ". De plus, ils nous ont permis de progresser dans la compréhension des phénomènes de décalage temporel entre hydrogramme et pollutogramme et d'effet piston

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Hannouche, Ali. "Analyse du transport solide en réseau d’assainissement unitaire par temps de pluie : exploitation de données acquises par les observatoires français en hydrologie urbaine." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1134/document.

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Abstract:

Cette thèse valorise les données de mesure en continu de pluie de débit et de turbidité, ainsi que les bases de donnée de résultat d'analyse et les connaissances acquises dans le cadre des trois observatoires français en hydrologie urbaine, OPUR-Paris, OTHU-Lyon et ONEVU Nantes, pour valider et améliorer les connaissances sur les flux et les sources de particules vectrices de contaminants, en réseaux d'assainissement unitaire. Les données provenant de 6 sites expérimentaux drainés par un réseau d'assainissement unitaire ont été exploitées : Marais, Quais et Clichy à Paris, Cordon Bleu et Saint-Mihiel à Nantes et Écully à Lyon, avec sur chaque site des bases de données de longue durée qui ont permis des études statistiques sur des échantillons de plusieurs dizaines d'événements pluvieux et de journées de temps sec. Cette thèse a permis : 1- d'évaluer la représentativité de la turbidité pour analyser du transport solide en réseau ; 2- d'analyser et de modéliser statistiquement les concentrations et les masses de particules à l'échelle événementielle ; 3- d'étudier la dynamique des flux et des concentrations à l'échelle intra-événementielle. Les résultats obtenus indiquent d'une part, que la turbidité permet de décrire les dynamiques intra-événementielles des flux et des concentrations à condition d'exprimer ceux-ci sous forme relative, normalisée par les valeurs moyennes événementielles. En revanche, ces valeurs événementielles sont attachées par des erreurs systématiques non négligeables induites par les variations inter-événementielles de la relation MES-Turbidité (intervalle de confiance de l'ordre de 30% de la moyenne). Ils confirment d'autre part que la contribution des dépôts aux flux de temps de pluie est importante mais variable (entre 20 et 80% de la masse à l'exutoire selon l'événement), y compris sur un site réputé exempt de dépôts (grossiers). Autrement dit, les problématiques d'ensablement et de pollution de temps de pluie ne sont pas nécessairement liées. L'autre contribution majeure est celle des eaux usées « de temps sec ». De plus, ils nous ont permis de progresser dans la compréhension des phénomènes de décalage temporel entre hydrogramme et pollutogramme et d'effet piston This thesis exploits continuous measurement of rainfall, discharge and turbidity data and the knowledge acquired by three French observatories in urban hydrology, OPUR-Paris, OTHU Lyon and ONEVU-Nantes, to validate and improve knowledge on suspended solids discharges and sources of particles, which are major vectors of contaminants in combined sewer systems. Data from six experimental sites served by a combined sewer system were used: Marais, Quais and Clichy in Paris, Cordon Bleu and Saint-Mihiel in Nantes and Ecully in Lyon. At each site, a long duration databases enabled statistical studies on samples of several tens of rainfall events and dry weather days. This thesis allowed: 1-to assess the representativeness of turbidity to analyze sediments transport in network; 2-to analyze and model concentrations and masses of particles at the scale of rain events; 3-to study the dynamics of fluxes and concentrations at intra-event scale. Results show that turbidity can describe the dynamics of intra-event fluxes and concentrations provided these are expressed in a relative form, normalized by the event mean values. However, these mean values are attached by significant systematic errors induced by variations of the inter-event TSS-turbidity relationship (95% confidence interval about 30% of average). The contribution of sewer deposits to wet weather suspended solids discharges is important but variable (between 20 and 80% of the mass at the outlet depending on the event), including for a site allegedly free of (coarse) sewer deposits. In other words, the problems of silting and contribution from deposits to wet weather pollution are not necessarily related. The other major contribution is from “dry weather” wastewater. In addition, they we made some progress in understanding the lag-time phenomena between hydrograph and pollutograph and the piston effect

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Durafour, Marine. "Dynamique sédimentaire en zone côtière dans le cas de sédiments hétérogènes : application au domaine côtier haut-normand." Thesis, Le Havre, 2014. http://www.theses.fr/2014LEHA0010/document.

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Abstract:

La forme des grains est reconnue comme influençant leur comportement hydraulique mais n’est pas utilisée dans les modèles de transport par charriage pour deux raisons: les mécanismes de mise en mouvement des sédiments selon leur forme sont mal connus et la difficulté à définir cette forme selon des paramètres communs. De nombreux instruments ont été déployés in-situ, en amont de cette thèse, au large des côtes de Manche Orientale en Mars 2011. Une analyse détaillée des données collectées est effectuée afin de suivre l’évolution des quantités de matériaux charriées au cours d’un cycle tidal sur les zones ateliers explorées. Ces mesures in-situ sont ensuite confrontées aux formulations existantes selon deux approches : mono-fractionnée, utilisant le diamètre médian du mélange, et multi-fractionnées, impliquant une discrétisation de la courbe granulométrique. La nécessité d’osciller entre ces deux méthodes selon l’étendue granulométrique du site est mise en évidence. Des photographies des grains du disponible sédimentaire puis charriés in-situ mettent en avant un transport préférentiel sur le fond des particules les plus circulaires. Une nouvelle formule est développée prenant en compte l’hétérogénéité en taille et en circularité des sédiments pour l’estimation du transport charrié sous l’action d’un courant seul. La modification proposée améliore significativement les prédictions des modèles, en particulier pour les fractions grossières. Des tests préliminaires en canal à courant sont également effectués pour valider un nouveau montage et protocole expérimental dans le but de confronter les résultats in-situ et expérimentaux Particle shape is recognized to influence the hydraulic behavior of grains but is not used in current bedload transport models for two reasons: the mechanisms of initiation of motion of sediments according to their shape are not well understood and the difficulties to define particle shape with common parameters. Several instruments were deployed in-situ, before this study, in the Eastern English Channel in March 2011. A detailed analysis of the data collected is carried out to monitor the quantities of bedload transported materials along a tidal cycle in the three study areas explored. These in-situ measurements are then compared to existing formulations using two approaches: a single fraction approach, using the median diameter of the sediment mixture, and a multiple fraction approach, involving a discretization of the granulometric curve. The need to oscillate between these two methods according to the granulometric extent of the site studied is highlighted. Photographs of grains of the sediment cover and transported in-situ by bed load highlight a preferential transport of the most circular particles of the seabed. A new formula is developed, which takes into account the heterogeneity of particles in size and in circularity, to estimate bedload sediment transport under the action of a single current. The proposed adjustment significantly improves model predictions, especially for coarse fractions of sediments. Preliminary tests in a current channel are also performed to validate a new experimental set-up and protocol in order to compare in-situ and experimental results

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Liu, Yi. "Modélisation 3D des écoulements et du transport solide dans un bassin à cavités." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD015/document.

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Abstract:

La recherche sur le transport de sédiments dans les réservoirs vise principalement à optimiser la conception du réservoir dans les réseaux d’assainissement. La structure de l'écoulement, qui fait l’objet de cette recherche, représente le facteur principal de contrôle du mouvement des particules et conditionne leur dépôt. Le travail réalisé s’est basé aussi bien sur les méthodes numériques que les essais expérimentaux. La simulation numérique est traitée en utilisant trois géométries différentes, où un volume de modèle de fluide est appliqué pour le suivi de la surface libre et un modèle de phase discrète est utilisé pour calculer la trajectoire des particules, et une fonction définie par l'utilisateur basée sur la courbe de Shields est implémentée comme condition limite pour augmenter les taux de déposition simulés. Des séries d'expériences sont réalisées dans un réservoir rectangulaire avec une cavité, pour mesurer le champ de vitesses dans différentes conditions d’écoulement, et déterminer les zones de dépôts des sédiments au fond du réservoir. La comparaison entre les simulations numériques et les résultats expérimentaux montre une bonne concordance des résultats obtenus pour la prédiction des écoulements et des dépôts. L'amélioration du dépôt de particules nécessite une modification supplémentaire du modèle de suivi des particules The investigation on sediment transport in tanks is mainly for optimizing the design of tank in stormwater system and sewers. The flow pattern is the primary factor controlling the movement of particle. Therefore, the emphasis of this investigation is to determine the flow pattern and estimate the deposition of particle. Both computational fluid dynamics and experimental methods are applied to accomplish the research. Numerical simulation are processed by using three different geometries, where a volume of fluid model is applied for tracking the free-surface and a discrete phase model is used for calculation of particle trajectory, and an user defined function based on Shields curve is implemented to the boundary for improving the simulation on sedimentation. A series of experiments are carried out in a rectangular tank with a cavity, where velocity measurements are finished for experiments under different conditions and the sediment deposition is recorded. The comparison between numerical simulation and experimental results show better agreement in the prediction of flow, the improvement on particle deposition needs further modification in the particle tracking model

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Chassagne, Rémi. "Discrete and continuum modelling of grain size segregation : application to bedload transport." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALU021.

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Abstract:

La compréhension du tri granulométrique des particules est un enjeu majeur pour l’étude des évolutions morphologiques des rivières de montagne. La prédiction des flux de transport reste difficile avec des écarts de plusieurs ordres de grandeurs entre les valeurs prédites et mesurées. L’une des raisons principales de cette difficulté est la ségrégation, phénomène granulaire de tri granulométrique des particules constituant le lit sédimentaire. La ségrégation est donc un phénomène à l’échelle du grain ayant un impact à l’échelle morphologique.Cette thèse présente une étude numérique de la ségrégation en tant que phénomène granulaire dans le cas du charriage et son impact sur le transport sédimentaire. Un modèle aux éléments discrets (DEM) couplé à un modèle fluide turbulent unidimensionnel est utilisé. A l’instant initial, des petites particules sont déposées au dessus de particules plus grosses. Le fluide s’écoule par gravité et transporte les particules du lit sédimentaire. Cette configuration, proche d’un lit érodable, est caractérisée dans la profondeur par des profils exponentiellement décroissant de la vitesse particulaire, du taux de cisaillement et du nombre inertiel et présente une phénoménologie de ségrégation particulière. Les petites particules s’infiltrent en couche, sous forme d’onde progressive, dont la vitesse est contrôlée par le nombre inertiel en bas de la couche. On observe aussi que la vitesse de ségrégation est dépendante de la concentration locale en petites particules et du ratio de taille. Le problème de ségrégation est ensuite analysé à partir d’un modèle d’advection-diffusion. Avec un coefficient d’advection proportionnel au nombre inertiel, le modèle continu reproduit parfaitement la dynamique de la phase des petites particules. Enfin on démontre que pour reproduire l’onde progressive observée dans les simulations DEM, le coefficient de diffusion doit avoir la même dépendance avec le nombre inertiel que le coefficient d’advection.Très récemment, un nouveau modèle d’advection-diffusion a été proposé dans la littérature à partir de forces inter-particulaires, notamment une force de portance (ou force de ségrégation) et de traînée, apportant de nouvelles paramétrisations physiques aux coefficients d’advection et de diffusion. Ce nouveau modèle est analysé ici dans la configuration du charriage. La dépendance en nombre inertiel, observée dans les résultats DEM, peut être retrouvée à partir de ces nouvelles paramétrisations. Pour reproduire quantitativement les simulations DEM, de nouvelles dépendances en nombre inertiel et concentration en petites particules sont proposées pour la force de ségrégation et le coefficient de traînée.Enfin, l’impact de la ségrégation sur le transport sédimentaire est étudié en s’intéressant à la mobilité d’un lit bi-disperse déjà ségrégé. Les grosses particules sont placées au dessus des petites et on observe que, pour la même contrainte fluide et pour le même état granulaire de surface, le transport est plus élevé dans le cas bi-disperse que dans le cas mono-disperse. Pour la gamme de ratio de taille étudié (r<4), on montre que l’augmentation de mobilité n’est pas un effet de rugosité mais un effet rhéologique. À partir d’une analyse dans le cadre de la rhéologie mu(I), il est démontré que les petites particules en profondeur sont plus mobiles que les grosses particules, jouant le rôle d’un tapis roulant pour les grosses particules de surface et augmentant ainsi la mobilité globale du lit sédimentaire. Basé sur des arguments rhéologiques, un modèle simple de prédiction de l’augmentation du flux sédimentaire est proposé, reproduisant correctement les résultats DEM pour une large gamme de nombre de Shields et pour des ratio de taille inférieurs à 4. Les résultats du modèle sont exploités pour identifier quatre régimes de transport différent selon les mécanismes responsables de la mobilité des petites particules Understanding particle size segregation is one of the great challenge in fluvial geomorphology. It is still notoriously difficult to predict sediment transport more accurately than within one order of magnitude. One of the main origin of this difficulty is particle size segregation, a granular process of particle sorting in the sediment bed. Size segregation is therefore a grain scale process impacting the morphological scale.This PhD presents a numerical study of size segregation as a granular process during bedload transport. A coupled fluid discrete element method (DEM) is used to study the infiltration of small particles in a large particle bed. This configuration, close to granular flows on erodible beds, is characterized by a particle velocity profile, a shear rate profile and an inertial number profile exponentially decreasing into the bed. It presents a particular segregation phenomenology with small particles infiltrating the bed as a travelling wave, the velocity being controlled by the inertial number at the bottom of the layer. The segregation velocity is observed dependent on the local small particle concentrations and on the size ratio. The segregation problem is also analyzed with an advection diffusion model. With advection and diffusion coefficients both proportional to the inertial number, the continuum model perfectly reproduces the dynamics observed in the DEM results.Very recently, a new segregation advection diffusion model has been derived based on particle scale forces, in particular a granular buoyancy force (or segregation force) and an inter-particle drag force. This provides new physically based parametrisations for the advection and diffusion coefficients. This new model is analysed in the bedload configuration, and reproduces qualitatively the DEM results. To improve the model, new dependencies on the inertial number and small particle concentration are proposed for the segregation and drag forces.Finally, the impact of size segregation on sediment transport is studied through the mobility of bidisperse already segregated particle beds. Large particles are placed above small ones, and it is observed that, in the same fluid and surface bed conditions, the transport rate is higher in the bidisperse configuration than in the monodisperse one. For the range of studied size ratio (r<4), it is showed that it is not a rugosity but a granular effect. This is analyzed within the framework of the mu(I) rheology and it is demonstrated that the buried small particles are more mobile than larger particles and play the role of a conveyor belt for the large particles at the surface. Based on rheological arguments, a simple predictive model for the additional transport in the bidisperse case is proposed, which reproduces quite well the DEM results for a large range of Shields numbers and for size ratios smaller than 4. The results of the model were used to identify four different transport regimes of bidisperse mixtures, depending on the mechanisms responsible for the mobility of the small particles.This work represents an important improvement in the understanding of size segregation during bedload transport and questions our understanding of bidisperse granular media, which have not been much studied. It also represents a first step in an upscaling process towards the morphological scale through continuum models

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Brown, Ross. "Transport d'excitations par effet tunnel dans un solide désordonné interprétation des résultats sur le cristal isotopiquement mixte de naphtalène à l'état triplet /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37603480p.

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Brown, Ross. "Transport d'excitations par effet tunnel dans un solide désordonné : interprétation des résultats sur le cristal isotopiquement mixte de naphtalène à l'état triplet." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10530.

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Abstract:

Discussion de la coherence des modeles de transport par sauts ou par delocalisation quantique et application au 1er triplet du napphtalene isotopiquement mixte. Analyse des notions de dimension spectrale et fractale associees a la marche aleatoire sur un milieu a tres forte dispersion des temps de relaxation. Interpretation des declins de luminescence non-exponentiels

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Isenmann, Gilles. "Approche Euler-Lagrange pour la modélisation du transport solide dans les ouvrages de décantation." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD013/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est le développement et la validation d’un outil numérique permettant d’évaluer la performance d’un ouvrage de décantation. L’approche Euler-Lagrange est retenue pour la modélisation de l’écoulement et du transport solide. De nouvelles conditions d’interaction particule/paroi permettent de restreindre le dépôt aux zones présentant des caractéristiques géométriques et hydrodynamiques favorables. Le modèle numérique est confronté à quatre jeux de données expérimentales. L’ensemble de ces expérimentations permettent d’investiguer une large gamme des paramètres représentatifs de l’écoulement et du transport solide. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux permet de conclure sur la capacité du modèle à prévoir l’abattement des particules dans un ouvrage de décantation avec une précision de l’ordre de 5 pourcents lorsque les dépôts ont lieu sur l’ensemble du fond et de 10 pourcents dans le cas de dépôts localisés dans des zones préférentielles The objective of this thesis is the development and the validation of a numerical tool to estimate the trapping efficiency of settlers. The Euler-Lagrange approach is chosen to simulate the flow and the sediment transport. New particle/wall interaction conditions are developed to take into account the geometric and hydrodynamic characteristics to enable the deposit. The numerical model is compared to four sets of experimental data. All these experiments enable to study a wide range of parameters that describe the flow and the solid transport. The comparison between the numerical and experimental results shows that the model is able to estimate the trapping efficiency of particles in a settler with an accuracy of about 5 percent when the particles settle all over the bed of the basin and about 10 percent in case of located deposits

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Piana, Giulia. "Electrolyte solide innovant à base de liquides ioniques pour micro-accumulateurs au lithium : réalisation par voie humide et caractérisation des propriétés de transport." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS359/document.

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Abstract:

Dans le but d’améliorer les performances des micro-accumulateurs au lithium, de nouvelles voies de dépôt, compatibles avec des géométries texturées, sont actuellement explorées. Au cours de ce travail de thèse, un nouvel électrolyte solide déposé par voie « humide » a été développé. Ce matériau, composé d’un liquide ionique et d’un sel de lithium confinés dans une matrice solide, a été synthétisé par polymérisation in-situ d’un oligomère diméthacrylate. Afin de définir leurs caractéristiques de conduction ionique, de nouvelles méthodes, comme le suivi de la photo-polymérisation par impédance in-situ ou encore la réalisation d’un nouveau design de cellules à base de peignes interdigités, ont été développées. De plus, le transfert du lithium a été mesuré par RMN diffusionnelle. Une diminution significative de la vitesse de diffusion des ions Li+ après la photo-polymérisation a ainsi été mise en évidence. La spectroscopie Raman a permis de démontrer que celle-ci est due à la complexation des ions par les chaines de poly(oxyde d’éthylène) de la matrice solide. En outre, grâce aux observations de différentes compositions, un mécanisme de diffusion mixte des ions Li+ par migration dans le liquide et par sauts dans le solide a été identifié. Par conséquent, ces résultats nous ont permis de définir une stratégie pour améliorer la diffusion des ions Li+ : l’ajout d’un copolymère monofonctionnel a permis de diminuer la densité de réticulation de la matrice solide et ainsi d’optimiser la mobilité des chaines polymères. En effet, les performances de cyclage dans des empilements de micro-accumulateurs complets ont été améliorées. A température ambiante, ces résultats se sont révélés très proches de ceux obtenus avec l’électrolyte solide standard LiPON. En conclusion, l’analyse établie a permis de comprendre les liens entre structure et performances électrochimiques, ce qui a permis de dégager les voies d’amélioration les plus prometteuses pour ce type d’électrolytes New deposition techniques compatible with making tridimensional geometries are currently being investigated with the aim of improving the performances of lithium microbatteries. This work focuses on the development of a new quasi-solid electrolyte deposited by a “wet process”. An ionic liquid-based membrane containing a lithium salt was prepared by the photo-induced polymerization of a dimethacrylate oligomer. New methods such as a new type of conductivity cell based on planar interdigitated electrodes to measure ionic conductivity as well as in-situ monitoring of photo-polymerization using impedance spectroscopy were used. Transport properties of lithium ion were measured by PGSE-NMR. Interestingly, a significant reduction of lithium ion mobility was observed after UV-curing while the total ionic conductivity only decreased slightly. This phenomenon is due to the formation of lithium ion complexes with ethylene oxide moieties of the solid matrix, evidenced by Raman spectroscopy measurements. Additionally, we have shown that the structures of the complexes depend on the salt concentration and a dual solid/liquid transport mechanism was suggested. Hence, in order to improve lithium ion diffusion, a co-polymer was added in an attempt to decrease the cross-linking density of the solid matrix thus improving its segmental motion. The cyclability of the all solid state micro batteries was indeed improved. Comparable performances with the standard solid electrolyte LiPON were obtained at room temperature. In summary, it was established that electrochemical performances of the solid state microbatteries depend to a certain extent on the structure of the polymer electrolyte. Therefore it is possible to find new ways in designing these types of electrolytes for further improvement

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Bacle, Pauline. "Organisation et dynamique d'espèces chargées au voisinage de surfaces solides par modélisation de l'échelle atomique à l'échelle micrométrique." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066233/document.

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Abstract:

La présence de surfaces solides peut modifier l'organisation et le comportement dynamique d'espèces chargées en solution. Dans ce cadre, nous étudions des systèmes chargés de complexité croissante au voisinage d'une surface d'argile par des méthodes numériques. Il convient de choisir une échelle de description appropriée selon les propriétés que l'on cherche à obtenir, tout en limitant le temps de calcul. Modéliser le transport d'ions dans un échantillon d'argile demande de décrire sa structure complexe mais également les interactions entre les particules mobiles considérées comme ponctuelles et les parois solides. Nous proposons un modèle mésoscopique composé d'un système à deux milieux dans lequel le déplacement des ions obtenu par dynamique brownienne est conditionné par la localisation de l'espèce diffusante, les coefficients de diffusion étant extraits de simulations atomiques de dynamique moléculaire. Pour des espèces chargées non ponctuelles comme un polyélectrolyte, le système peut être simplifié en construisant un modèle à gros grains qui permet d'avoir accès aux échelles de temps adaptées à la diffusion par dynamique de Langevin. Deux cas sont envisagés, avec une description explicite ou non des contre-ions, et les paramètres sont calibrés sur des simulations atomiques. En revanche, pour des molécules chargées complexes comme les nucléotides, une description tout atome est nécessaire pour tenir compte des interactions spécifiques qui émergent de la structure locale de la molécule. Les simulations de métadynamique permettent alors d'accéder aux grandeurs liées aux phénomènes « rares » comme l'adsorption des molécules sur la surface d'argile The presence of solid surfaces can modify the organization and the dynamics of charged species in solution with potential applications from the transport of polluants to formation of the firt biopolymers. We study charged systems with increasing complexity in the vicinity of a clay surface by numerical methods. The level of description should be adapted according to the relevant properties while limiting calculation times. Modeling the transport of ions in a clay sample requires to describe its complex structure but also the interactions between the mobile particles considered as punctual and the solid walls. We propose a mesoscopic model composed of a two-media system in which the displacement of the ions obtained by Brownian dynamics is conditioned by the localization of the diffusing species whith the diffusion coefficients being extracted from atomic simulations of molecular dynamics. For non-punctual species such as polyelectrolytes, the system can be simplified by constructing a coarse-grained model that allows to gain access to time scales adapted to diffusion phenomenon thanks to Langevin dynamics simulations. Two cases are considered, with an explicit or non-explicit description of the counter-ions, and the parameters are calibrated on atomic simulations. However, for complex charged molecules such as nucleotides, an atomic description is necessary to take into account the specific interactions emerging from the local structure of the molecule. Then, metadynamics simulations give quantities related to "rare" phenomena such as the adsorption of molecules on the surface of clay

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Driouich, Azeddine. "Etude du rôle de la glycosylation dans l'exportation des protéines par des suspensions cellulaires de sycomore (acer pseudoplatanus l. )." Rouen, 1990. http://www.theses.fr/1990ROUE5018.

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Abstract:

Des suspensions cellulaires de sycomore (acer pseudoplatanus l. ) sécrètent de nombreuses protéines, en particulier des hydrolases acides, dans le compartiment apoplastique. Ces protéines extracellulaires sont glycosylées et présentent des glycanes n-liés de type polymannosidique et/ou complexe. L'inhibition de la n-glycosylation par la tunicamycine réduit de 84% a 98% l'accumulation des protéines néosynthétisées dans le compartiment extracellulaire alors que la biosynthèse protéique n'est pas affectée. Par contre, l'inhibition de la biosynthèse des glycanes complexes par la castanospermine et la déoxymannojirimycine ne perturbe pas la sécrétion des glycoprotéines par les cellules de sycomore. Ces résultats suggèrent que la maturation des glycanes complexes n'est pas nécessaire pour l'adressage des protéines végétales vers le compartiment extracellulaire. En revanche, la glycosylation joue probablement un rôle important dans la stabilité des glycoprotéines sécrétées. Pour étudier de façon détaillée le rôle de la glycosylation dans le transport et la stabilité des protéines végétales, nous avons purifié une glycoprotéine excrétée par les cellules de sycomore, la laccase. La préparation d'un immunosérum monospécifique anti-laccase a permis la caractérisation de cette glycoprotéine. Nous disposons maintenant d'outils, de caractérisation, spécifiques des glycanes complexes de la laccase (lectines et anticorps). Ces outils nous permettront d'utiliser la structure des oligosaccharides n-liés a la laccase comme marqueur du transport intracellulaire de cette enzyme

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Wells, John. "Expériences sur les impacts liquide-solide et le soulèvement de particules par un tourbillon annulaire : applications à l'érosion des sols et au transport des sédiments." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10037.

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Abstract:

Cette these, experimentale, vise a ameliorer la comprehension de l'erosion de sols par l'impact des gouttes de pluie, et le soulevement de particules d'un lit noncohesif par un ecoulement d'eau turbulent. L'experience decrite en premiere partie est l'impact d'un corps solide (cylindrique ou spherique) sur la surface d'un bain d'eau a une vitesse de 10 m/s, ce qui doit simuler les premiers instants de contact entre une goutte d'eau et une surface solide. Les pressions ont ete mesurees a la surface du projectile a des angles inferieures a 0. 3 radian de l'axe. Ces resultats ont ete compares avec les predictions de la theorie incompressible. La deuxieme partie decrit le soulevement de particules par l'impact d'un tourbillon torique. Nous considerons qu'un tel impact modelise le passage de tourbillons coherents dans une couche limite turbulente, pour ce qui concerne la mise en mouvement de particules. Les trajectoires des billes ont ete digitalisees a partir de photographies stroboscopiques, et le champ de vitesse a ete etudie avec une camera 16 mm. Les observations experimentales nous servent de base pour proposer une mise a jour des hypotheses d'entrainement de sutherland (1966)

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Grangeon, Thomas. "Etude multi-échelle de la granulométrie des particules fines générées par érosion hydrique : apports pour la modélisation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00875975.

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Abstract:

Les particules en suspension transportées dans les réseaux hydrographiques résultent des processus de rivière et des apports depuis les versants. Nous avons étudié dans cette thèse la dynamique des tailles de particules le long du continuum versant-rivière afin d'apporter des éléments de réponse à la réflexion aujourd'hui menée sur les distances de transport et sur le concept de connectivité sédimentaire. Des observations de terrain sont menées à l'exutoire d'un bassin versant de tête (~20 km²). Elles mettent en évidence une corrélation positive entre débit liquide et taille des particules. L'établissement et la mise en oeuvre d'un protocole de mesure original montre que les particules sont agrégées. A cette échelle, les apports des versants semblent importants pour expliquer les variations de taille des particules. Des expériences de laboratoire utilisant un canal annulaire sont menées et indiquent qu'une partie de ces variations peut être attribuée à la désagrégation ou à la floculation des particules dans l'écoulement. Des variations de taille notables sont dues au type de sol. Elles sont moindres à la fin des évènements schématiques simulés en canal, suggérant que l'écoulement prend une part prépondérante pour expliquer les variations de taille des particules. Cet effet du type de sol a motivé l'étude des processus de versant, et en particulier ceux de la pluie. Des expériences de simulations de pluie menées en laboratoire (~1 m²) sur deux sols révèlent que l'augmentation de l'énergie cinétique de la pluie a tendance à générer des agrégats plus fins. Une paramétrisation du détachement par la pluie par fraction granulométrique est développée sur la base de ces expériences et implémentée au sein de deux modèles numériques d'érosion hydrique à base physique. Les simulations numériques confirment que cette tendance a des impacts sur les exports à l'échelle du versant. Enfin, des variations de granulométrie en lien avec l'énergie cinétique de la pluie sont perceptibles lors d'observations de terrain à l'échelle du versant (~ 100 m²), confirmant l'importance d'une description correcte du forçage pluviométrique.

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Stitou, Driss. "Transformation, Conversion, Stockage, Transport de l'énergie thermique par procédés thermochimiques et thermo-hydrauliques." Habilitation à diriger des recherches, Université de Perpignan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841655.

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Abstract:

Les travaux de recherche présentés visent, de manière générale, à répondre aux enjeux majeurs de gestion rationnelle et de maîtrise de l'énergie (transport et stockage de l'énergie thermique), à développer des solutions pertinentes et proposer des outils d'analyse thermodynamique pour la minimisation des impacts environnementaux induits par la transformation ou la conversion de l'énergie thermique. Les différentes thématiques développées s'articulent selon trois axes. Le premier volet concerne le développement d'outils d'analyse thermodynamique pour l'évaluation, la conception et l'optimisation de la qualité thermodynamique des procédés de transformation/conversion de l'énergie thermique. Le second volet est lié aux problématiques spécifiques des transformateurs thermochimiques, basés sur la gestion de la thermicité de réactions solide/gaz, en tenant compte des interactions existantes aux diverses échelles du procédé en fonction d'objectifs applicatifs fixés : choix et mise en œuvre du solide réactif, configuration optimale du réacteur S/G et sa gestion dynamique au cours du cycle. Cette approche est illustrée à travers diverses applications de finalité énergétique différente : la production pseudo-continue de chaleur et/ou de froid, la production de chaleur ou de froid de forte puissance instantanée, le rafraîchissement solaire pour l'habitat, la congélation solaire, le stockage de chaleur solaire de forte densité énergétique et de longue durée, le transport de chaleur ou de froid à longue distance. Le dernier volet de ces travaux concerne le développement de nouveaux procédés thermo-hydrauliques plus spécifiquement adaptés à la conversion énergie thermique/travail et dont le potentiel semble prometteur pour des applications de production d'électricité à partir d'énergie solaire ou de l'énergie thermique des mers, ou la production performante de froid/chaleur dans les véhicules automobiles.

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Pisani, Francesca. "Etude expérimentale de la propagation et du dépôt d'énergie d'électrons rapides dans une cible solide ou comprimée par choc laser: application à l'allumeur rapide." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2000. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001022.

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Abstract:

Dans le schéma de l'allumeur rapide, dernière avancée dans le domaine de la fusion par confinement inertiel, on envisage de découpler la phase de compression de la phase de chauffage du combustible nucléaire. Cette dernière serait atteinte à l'aide d'une source extérieure constituée par un faisceau d'électrons très énergétiques créé avec un laser ultra-intense. L'étude des mécanismes de transfert d'énergie de ces électrons au combustible comprimé représente le but principal de ce travail de thèse. Nous nous proposons en particulier de mettre en évidence et d'étudier le rôle joué par les effets électriques et collisionnels de la propagation du faisceau d'électrons rapides dans un milieu aux propriétés proches du combustible comprimé. Nous avons pour cela effectué deux campagnes d'expériences, l'une avec l'installation laser VULCAN du RAL (Angleterre) et l'autre sur la nouvelle installation laser 100 TW du laboratoire LULI (France). Lors de la première expérience, nous avons obtenu les premiers résultats sur la propagation d'électrons rapides dans un matériau dense et chaud. Le caractère novateur de ce travail expérimental tient en particulier à l'utilisation de la technique de génération de hautes pressions par choc laser, ce qui a permis la création d'un plasma fortement corrélé et dégénéré. Le rôle des effets électriques et magnétiques, liés à la charge d'espace créée par le faisceau d'électrons rapides, a été approfondi lors de la deuxième campagne d'expérience, au cours de laquelle nous avons étudié la propagation des électrons dans des matériaux ayant des caractéristiques électriques différentes (isolant ou conducteur). L'analyse des résultats montre que seule la prise en compte simultanée des deux mécanismes de la propagation (collisionnels et électriques) permet un traitement correct et complet du dépôt d'énergie. La nécessité de prendre en compte les modifications apportées à la matière par le passage même des électrons, et notamment le chauffage induit, a été également mise en évidence.

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Lavieville, Jérôme. "Simulations numériques et modélisation des interactions entre l'entrainement par la turbulence et les collisions interparticulaires en écoulements gaz-solide." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES010.

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Abstract:

L'influence d'une turbulence homogène d'air et de collisions binaires sur le comportement macroscopique d'un nuage de particules solides monodispersées, est étudiée à partir de simulations numériques des grandes échelles (LES), du suivi lagrangien des particules et du traitement direct des chocs. Le domaine de calcul est 3D périodique dans lequel seule une force de trainée visqueuse s'exerce du fluide sur les particules. Le diamètre, la densité et la fraction volumique de la phase dispersée varient, d'une simulation à l'autre, pour reproduire différents temps de relaxation particulaire et temps de collision. Les équations eulériennes des grandeurs macroscopiques liées à la phase dispersée, sont obtenues à partir d'une description microscopique de transport, de type Boltzmann, sur la distribution jointe fluide-particules. Ce formalisme permet de relier les corrélations fluide-particules, dans les termes de transferts interfaciaux, à la modélisation, dans l'équation de Boltzmann, de la dérivée lagrangienne du fluide de long des trajectoires particulaires, ici décrite par un processus de type Langevin. Se présentant comme une extension du formalisme de la théorie cinétique des milieux granulaires, il permet en outre l'écriture des termes collisionnels. Pour cela, l'hypothèse classique du chaos moléculaire est étendue à la prise en compte de la corrélation, par le fluide, des vitesses des particules au moment des chocs. Une forme présumée de la fonction de distribution fluide-particules, en régime isotrope puis quelconque, permet de calculer les termes collisionnels. La validation du modèle est effectuée à partir de simulations en turbulence isotrope stationnaire ou simplement cisaillée. Dans le premier cas, l'analyse porte sur la prédiction des fonctions de distributions, du temps de collision, des énergies et du coefficient de dispersion. En cisaillement simple, l'accent est mis sur l'évolution des corrélations fluide-particules et des contraintes cinétiques.

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Albach, Daniel. "Gestion de l'émission spontanée amplifiée et de la thermique d'un système laser solide de haute puissance moyenne pompée par diodes – le système laser Lucia." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00504915.

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Abstract:

Le développement du laser a ouvert la voix à l'exploration de nouveaux domaines scientifiques et industriels. Les impulsions laser à haute intensité sont un outil unique pour les études d'interaction lumière/matière et leurs applications. Mais elles sont générées par des systèmes laser reposant sur l'utilisation de milieux à gain en verre pompés par des lampes flashes et sont donc intrinsèquement limitées en termes de cadence et d'efficacité. Le développement, au cours de ces dernières années, des lasers semi-conducteurs a attiré l'attention sur une nouvelle classe de lasers, les « laser solides pompés par diodes » (DPSSL). Ils possèdent une grande efficacité et sont des candidats de choix pour les systèmes compacts à haute puissance moyenne requis pour des applications industrielles, mais aussi en tant que sources de pompe à haute puissance pour des lasers ultra-intenses. Les travaux décrits dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du système laser Lucia (1 kilowatt de puissance moyenne), actuellement en construction au «Laboratoire d'Utilisation des Intenses lasers» (LULI) à l'Ecole Polytechnique, France. La génération d'impulsions laser de durée sub-10 nanosecondes avec des énergies allant jusqu'à 100 joules et des taux de répétition de 10 hertz est principalement limitée par l'émission spontanée amplifiée (ASE) et les effets thermiques. L'étude de ces limitations est le thème central de ce travail. Leur impact est discuté dans le cadre d'un premier jalon énergétique fixé vers 10 joules. Le système laser mis au point est présenté en détails depuis l'oscillateur jusqu'à la fin de la chaine d'amplification. Une discussion complète de l'impact de l'ASE et des effets thermiques est complétée par des vérifications expérimentales. Les modèles de simulation informatique développés sont validés puis utilisés pour prédire les performances du système laser qui, lors d'une première activation, à atteint un niveau d'énergie de 7 joules en régime mono-coup et de 6,6 joules pour un taux de répétition de 2 hertz. Les limitations actuelles sont discutées ainsi que les approches envisagées pour des développements futurs.

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Wlassow, Fabien. "Analyse instationnaire aérothermique d'un étage de turbine avec transport de points chauds." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00769954.

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Abstract:

Afin d'augmenter le rendement et la puissance spécifique des turbines à gaz, la température en entrée de la turbine haute pression a été continuellement augmentée, au point d'atteindre une valeur de l'ordre de la température de fusion des matériaux. La capacité à prédire l'écoulement (température en particulier) dans la turbine est donc un élément essentiel pour la conception des turbines à gaz, particulièrement pour celle qui ne sont pas refroidies. Toutefois, cette tâche est rendue difficile par l'extrême complexité de l'environnement dans lequel la turbine évolue (interaction avec la chambre de combustion, effets technologiques, couplage thermique fluide / solide, etc.).L'objectif de ce travail de thèse est de proposer, d'une part une stratégie de simulation numérique afin de prédire au mieux les champs aérothermiques dans une turbine haute-pression, d'autre part une méthode d'analyse permettant de quantifier l'impact des différents éléments de l'environnement sur les performances. Pour répondre à ces objectifs, des simulations instationnaires d'un étage de turbine ont été réalisées avec le code elsA, prenant en compte les effets technologiques (baignoire, refroidissement externe grâce aux évents du distributeur et aux cavités moyeu et carter du rotor qui sont alimentés par le système d'air secondaire, congés de raccordement) et les transferts thermiques conjugués. Une analyse de la production locale d'entropie a aussi été menée afin de comparer les performances aérodynamiques pour plusieurs niveaux d'approximations dans la définition de la turbine (prise en compte ou non de tel ou tel effet technologique) et de localiser l'origine de ces différences. L'analyse des résultats a montré que la hauteur de jeu et le système de refroidissement externe ont l'impact le plus significatif sur les performances aérodynamiques de la turbine. La température de paroi de la pale de rotor est de son côté fortement influencée par l'écoulement issu de la chambre de combustion, le refroidissement externe et le couplage thermique fluide / solide. Ce travail est un premier pas vers la réalisation de simulations totalement intégrées qui doivent permettre d'améliorer la précision des conceptions.

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Mourad, Firas. "Estimation par méthodes inverses des paramètres de glissement et de diffusion des calottes glaciaires d'Antarctique." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT021.

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Abstract:

Les modèles décrivant certains phénomènes naturels peuvent dépendre de paramètres non mesurables, d'où la nécessité de les estimer par méthodes inverses. Notre objectif est d'utiliser de telles techniques pour permettre une meilleure initialisation des modèles de simulations des calottes glaciaires en Antarctique. Cela permettra l'obtention de meilleures prévisions dans le cadre des études climatiques. Nous nous intéressons au paramètre de glissement basale qui caractérise le contact de la calotte glaciaire avec le socle rocheux. De même qu'au paramètre de diffusion qui dicte la dynamique au sein de l'équation différentielle partielle de continuité de masse décrivant son mouvement. Une approche basée sur la théorie de Lyapunov est proposée pour contrôler la convergence des modèles de transport inhomogènes 1D et 2D, vers un équilibre correspondant aux mesures de la topographie de surface de la calotte glaciaire de l'Antarctique. Notre travail propose une nouvelle loi pour l'inversion en 1D du coefficient de glissement basal. Nous utilisons également l'inversion adaptative de paramètres distribués pour récupérer le glissement basal depuis le paramètre de diffusion dans des modèles 1D et 2D. Ces deux méthodes sont testées sur des cas d'études et des données réelles. Nos résultats montrent que les méthodes proposées réussissent à inverser les paramètres de glissement et de diffusion tout en reproduisant les données disponibles Models describing natural phenomena can depend on parameters that cannot be directly measured, hence the necessity to develop inverse techniques to determine them. Our goal is to utilize such techniques to enable better initialization of ice sheet models for Antarctica. This will help such models to produce better forecasts as part of climate studies. The parameters of interest are the basal sliding coefficient, which characterizes the contact of the ice sheet with the bed underneath, and the diffusion coefficient which dictates the dynamics within the mass-continuity partial differential equation describing the movement of ice sheets. A Lyapunov based approach is proposed to control the convergence of the 1D and 2D inhomogeneous transport models toward a feasible equilibrium matching the measurements of surface topography of the Antarctic ice sheet. Our work offers a new 1D update law for the basal sliding coefficient inversion. We also use adaptive distributed parameter inversion to retrieve basal sliding from diffusion in 1D and 2D models. These two methods are tested on study cases and real data. Our results show that the methods proposed are successful in inverting for sliding and diffusion while replicating the available data

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Boufayed, Fakher. "Simulation du transport électrique dans un polyéthylène pour câble d'énergie par un modèle de conduction bipolaire avec distribution exponentielle de pièges." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30004.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet Européen, HVDC, visant à évaluer les avantages environnementaux, économiques et opérationnels de développer les transmissions THT sous contrainte continue. La contribution de la thèse à ce projet porte sur l'élaboration d'un modèle de conduction bipolaire dissymétrique destiné à rendre compte de l'évolution spatiale et temporelle de la charge d'espace engendrée par l'injection de particules chargées dans le LDPE et le XLPE soumis à une contrainte continue. Une distribution exponentielle et un niveau maximal de profondeur de pièges sont adoptés pour le modèle. Cette étude allie étroitement la modélisation numérique à des mesures expérimentales menées à bien par nos partenaires dans le projet. Une étude de criticité minutieuse sur les paramètres du modèle a été effectuée, ce qui nous a permis de choisir un jeu unique de paramètres pour la validation du modèle. Les résultats de simulation ont été comparés à des mesures expérimentales, à savoir l'évolution spatio-temporelle des densités de charge interne et les transitoires de courant This thesis work has been developed in the framework of a European Project, HVDC, aimed at evaluating environmental, economic and operational benefits to develop HV transmission under DC stress. The contribution of the thesis to this project consists in the development of a dissymmetric bipolar model of transport intended to account for the space and temporal evolution of the space charge generated by the injection of charged particles in Polyethylene materials subjected to a DC stress. An exponential distribution and a maximum level of trap depth have been adopted for the model. This study closely associates numerical modeling and experimental measurements carried out by our partners in the project. A detailed study on the criticality of the parameters of the model was carried out, which enabled us to choose a single set of parameters for the validation of the model. Simulation results were compared with experimental measurements resorting to the time- and space- evolution of internal charge density and to current transients

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Yépez, Figueroa Santiago Paul. "Etude intégrée de la dynamique des flux hydrosédimentaires dans le bas cours du fleuve Orénoque (Venezuela) par mesures in-situ et télédétection." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30167/document.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est d'étudier la dynamique des flux hydrosédimentaires dans le bas cours de l'Orénoque à partir de la mise en œuvre de diverses techniques qui combinent directement la mesure des données in situ et la modélisation par séries chronologiques d'images satellites. Cette thèse aborde pour la première fois trois méthodologies complémentaires pour analyser les flux hydrosédimentaires dans les grands fleuves : (i) un algorithme d'inversion robuste pour l'estimation de MES à l'aide de données Landsat-8(OLI)permet de suivre de façon systématique et fiable les variations spatio-temporelles des flux hydro-sédimentaires de surface, (ii) de même, il a été montré qu'il existe une forte relation entre le coefficient de rétrodiffusion du radar (images Sentinel-1) et les segments fluviaux d'écoulement turbulent. Cette nouvelle utilisation du radar en complément des approches classiques en géomorphologie et hydro-sédimentologie permet d'identifier des sections du fleuve où les MES sont homogénéisées, ce qui est fondamental pour le calcul des flux hydro-sédimentaires en suspension, enfin, (iii) une troisième méthodologie a été mise en œuvre pour mesurer durant le cycle hydrologique, les modifications géomorphologiques d'une île semi-submergée au centre du chenal principal. Grace à des séries topo-bathymétriques fines, associées à une modélisation 3D, l'on peut dorénavant quantifier le charriage de fond. Ces trois approches combinées permettent une évaluation plus précise du bilan hydro-sédimentaire en tenant compte des matières en suspension comme du charriage de fond. Ces études pourront servir aux gestionnaires du fleuve, confrontés à de complexes, lourdes et couteuses opérations de dragage périodiques pour maintenir sa navigabilité, ce qui est d'extrême importance pour les projets de développement socio-économiques de la frange pétrolière du bas cours de l'Orénoque The main objective of this thesis is to study the dynamics of hydro-sedimentary flows in the lower Orinoco from the implementation of various techniques that directly combine the measurement of in situ data and the modelling of time series of satellite images. This thesis addresses for the first time three complementary methodologies for the analysis of hydro-sedimentary flows in large rivers: i) a robust inversion algorithm for estimating suspended sediment concentration (SSC) using Landsat-8 (OLI) satellite data allows a systematic and reliable monitoring of spatial and temporal variations of surface hydro-sedimentary flows, (ii) it was shown that there is a strong relationship between the radar backscatter coefficient (Sentinel-1 images) and the turbulent flow segments in the river. This new use of radar, in addition to traditional geomorphological and hydro- sedimentological approaches, allows the identification of river sections in which suspended sediments are homogenized, which is fundamental for the calculation of suspended hydro-sedimentary flows, and finally (iii) a third methodology has been implemented to measure during the hydrological regime the geomorphological modifications of a semi-submerged island in the center of the mainstream. Thanks to a high spatial resolution topo-bathymetric series, combined with 3D modeling, it is now possible to quantify and to gain better understanding of river bed transport. These three combined approaches allow a more accurate evaluation of the hydro-sedimentary equilibrium taking into account suspended solids as well as bedload. These studies can be used by those responsible for river management, who face complex, heavy and costly periodic dredging operations to maintain their navigability, which is of extreme importance for socio-economic development projects in the Orinoco oil belt in the lower Orinoco

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Saïd, Hassani Saïd Assoumani. "Croissance massive basse température appliquée au tellurure de cadmium et à l'oxyde de zinc." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077244.

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Peltier, Fabienne. "Influence du transport de matière sur la compétition entre la corrosion d'une surface d'un alliage d'aluminium mis à nu et le relâchement de peintures fonctionnalisées par des pigments inhibiteurs : validation d'un concept de capteur de corrosion." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS042/document.

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Abstract:

En aéronautique, les structures en alliage d’aluminium 2024 sont protégées par un primaire anticorrosion fonctionnalisé par des pigments inhibiteurs permettant une cicatrisation rapide de la surface de l’alliage exposée à l’environnement extérieur lors d’un endommagement mécanique superficiel. Compte tenu de la perte de fonctionnalité des primaires par lessivage, il semble nécessaire d’évaluer les risques d’amorçage de la corrosion. En pratique, il a été envisagé de mettre en place des capteurs dits de « corrosion ».L’objectif de ce travail était de comprendre le fonctionnement d’un capteur censé représenter l’endommagement d’une peinture, dont le concept repose sur la compétition entre l’amorçage de la corrosion d’une surface d’un alliage d’aluminium mis à nu et le relâchement d’inhibiteurs (provenant de la peinture). Le comportement de l’alliage 2024 et de solutions solides (constituant le capteur) a été étudié en milieu chloruré en présence ou non d’inhibiteurs à différentes concentrations. En variant la taille d’électrodes peintes exposées sur leur tranche, on a pu quantifier l’efficacité des inhibiteurs sur ces deux types de matériaux, en détectant l’amorçage de la corrosion ou son inhibition, par mesure de pH de surface. Cette analyse chimique couplée à des observations in situ, a permis de déterminer les étapes limitantes qui définissent la compétition entre corrosion et passivation dans le cas de l’alliage 2024. Ces différentes analyses ont montré que, pour quantifier cette compétition, la cinétique d’amorçage de la corrosion microstructurale constitue un élément clé qui ne peut pas être représenté par la réponse des électrodes du capteur constituées d’une solution solide. L’existence d’une distance maximale entre la source d’inhibiteurs et la zone pouvant être passivée a pu être confirmée par la simulation du transport des espèces inhibitrices qui dépend principalement du régime de lessivage du primaire The conventional aircraft paint scheme for corrosion protection of aluminum structures is partly based on application of a primer containing inhibitors. In such coatings, release of the inhibiting species enables fast healing of a bare metal surface after a mechanical damage of the protective layers. Nevertheless, considering possible depletion of inhibitors by uncontrolled leaching, it appears important to estimate the corrosion risk integrating “corrosion” sensors in the structure. The objective of this work was to understand the operating mode of a sensor simulating a damaged paint coating whose concept is based on the competition between the triggering of localized corrosion and the passivation of a bare 2024 alloy. The behavior of this massive alloy and Al-Cu solid solutions (the active metallic slots of the sensor) was studied in chloride solution in presence or not of inhibitor ions at different concentrations.Varying the size of a cut-edge electrode coated on both sides, the effectiveness of these inhibitors was demonstrated detecting the microstructural corrosion triggering or its inhibition, by mapping surface pH. Combining these chemical probing with in situ observations it was possible to confirm the nature of the limiting steps controlling the competition between corrosion and passivation. These analyzes highlighted that to quantify this competition, the triggering of the microstructural corrosion represents a key factor which is not possible to mimic by the response of the solid solutions.The existence of a threshold value for the distance between the inhibitor source and the area to be passivated has been confirmed by simulating the mass transport of inhibiting species which appear to be dependent of the release rate of inhibitors

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Gallay, Marjorie. "Etude de la dynamique hydro-sédimentaire de fleuves tropicaux par mesures in situ et de télédétection : le cas du Maroni, de l'Oyapock et de l'Orénoque." Thesis, Guyane, 2017. http://www.theses.fr/2017YANE0011/document.

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Abstract:

L'eau des fleuves, des rivières, des lacs et des réservoirs ne représente que 0,26 % des 2,5 % (35 millions de km3) d'eau douce disponibles à l’état liquide sur Terre, or sa qualité et quantité ont fortement diminué ces dernières années. Sa dégradation a des conséquences sur l'agriculture, la santé, l'environnement et l'économie des territoires et est aujourd'hui au centre des préoccupations sociétales. Les objectifs de la présente thèse sont pour trois fleuves localisés dans le Bouclier des Guyanes, au nord de l'Amérique du Sud (le Maroni, l'Oyapock, l'Orénoque): (i) d'utiliser et d'adapter des outils novateurs de télédétection pour suivre et quantifier, sur du long terme, leurs charges sédimentaires en suspension, (ii) d'évaluer l'existence de tendances spatio-temporelles, ainsi que de ruptures dans les chroniques de données, (iii) de quantifier la part organique et minérale de ces charges, (iv) d'apprécier le rôle des facteurs naturels (débits et précipitations) et anthropiques (surfaces urbaines, agricoles et minières) sur les tendances observées et enfin, (v) de discuter de seuils de charges pour le suivi de la qualité de l'eau. Les résultats ont montré qu'il est possible de suivre les concentrations de matières en suspension, pour les fleuves Orénoque et Maroni avec une erreur relative de 32 et 25% respectivement. Sur la période 2000-2016, des tendances spatio-temporelles régulières ont été observées pour l'Orénoque, alors qu'elles sont en augmentation pour le Maroni avec une rupture en 2009 et en diminution pour l'Oyapock depuis 2008 (données in situ). Un lien fort avec l'augmentation de la déforestation pour les surfaces minières et les précipitations est observé pour le Maroni alors que pour l'Oyapock les tendances sont liées aux débits.Pour les deux années d'études (2014-2016), les charges minérales ont représenté la plus forte fraction des particules transportées dans les eaux du Maroni au Saut Hermina (en moyenne 93 %) et de l'Oyapock au Saut Maripa (en moyenne 82 %) avec une grande variabilité selon les mois de la teneur en carbone dans les matières transportées et pour les deux fleuves. Enfin, les rapports C/N et C/Chl-a ont dévoilé des matières organiques d'origine principalement endogène avec une forte biomasse chlorophyllienne surtout durant les basses eaux The water of rivers, lakes and reservoirs represents only 0.26 % of the 2.5 % (35 million of km3) of fresh water available on the liquid state on Earth, but its quality and quantity strongly decreased these last years. Her degradation has consequences on the farming, the health, the environment and the economy of territories and is now in the center of the societal concerns. The objectives of the present thesis are for three rivers located in the Guiana Shield, in the North of South America (the Maroni, the Oyapock, the Orinoco): i) to use and to adapt innovative tools of remote detection to follow and quantify, on the long term, their sedimentary loads, ii) to estimate the existence of spatiotemporal trends, as well as breaks in the chronicles of data, iii) to quantify the organic and mineral part of these loads, iv) to appreciate the role of the natural (discharge and precipitation) and the anthropological factors (urban, agricultural and mining surfaces) on the observed trends and finally, v) to discuss thresholds of concentrations for the quality monitoring of the river water.The results showed that it is possible to follow the concentrations of suspension materials, for rivers Maroni and Orinoco with a relative error of 25 and 32 % respectively. Over the period 2000-2016, regular spatiotemporal trends were observed for the Orinoco, while they are increasing for Maroni with a break in 2009 and in decrease for the Oyapock since 2008 (in situ data). A strong link with the increase of the deforestation for the mining surfaces and the precipitation is observed for the Maroni catchment while for the Oyapock the trend is explained by the specific water discharge.For two years of studies (2014-2016), the mineral loads represented the strongest fraction of particles transported in the Maroni River at Saut Hermina (on average 93 %) and in the Oyapock River at Saut Maripa (on average 82 %) with a high variability according to the months of the content in carbon in the transported materials and for both rivers. Finally, report C/N and C/Chl-a revealed organic matters of mainly endogenous origin with a strong chlorophyll biomass and especially during the low water period

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Maurel, Philippe. "Contribution a l'etude des proprietes physiques des composes ga : :(x)in::(1-x)as::(y)p::(1-y) obtenus par croissance en phase vapeur par la methode des organometalliques." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066517.

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Abstract:

Etude des proprietes electriques et optiques a basse temperature dans inp de haute purete. Observation de l'effet hall quantique par etude detaillee de proprietes de transport des porteurs bidimensionnels a l'heterojoncion, a dopage module de type p ou n dans inp/ga::(0,47) in::(0,53) as et inp/ga::(0,25) in::(0,75) as::(0,5) p::(0,5). Etude des proprietes structurelles et optiques des puits quantiques multiples inp/ga::(0,47) in::(0,53) as

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Cassel, Mathieu. "Caractérisation des particules dans les lits à galets : expérimentation, développements, méthodologiques et applications in situ." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN087/document.

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Abstract:

Les mosaïques de paysages dessinées par les cours d’eau sont le fruit de fonctionnements complexes. Ces fonctionnements sont appréhendés à divers échelles spatio-temporelles (e.g, bassin versant, secteurs fonctionnels, macroformes alluviales ou particules sédimentaires) décrites au sein du concept de système fluvial. Le fonctionnement des systèmes fluviaux s’établissent autour d’équilibres sédimentaires mettant en balance les flux liquides et solides. C’est pourquoi, l’état géomorphologique des cours d’eau à charge sédimentaire graveleuse peut être décrit au travers d’un prisme sédimentaire par l’observation de tendances générales à large échelles, de phénomènes plus ou moins localisés tels que l’incision, l’engravement, la migration des formes sédimentaires ou des modifications des propriétés géométriques des particules constituant la charge sédimentaire. Ainsi, la meilleure connaissance du rôle des flux sédimentaires actuels et passés dans l’état géomorphologique pour la prédiction des trajectoires hydrosédimentaires des cours, répond à des objectifs à la fois écologiques (la perméabilité de la nappe d’alluvions et de la zone hyporhéique exercent des fonctions auto-épuratrices (Datry et al., 2008), la faune benthique est la base de la chaîne alimentaire des écosystèmes fluviaux), politiques (liés à la gestion des risques d’inondation et d’érosion des terres ou d’ouvrages d’ingénierie) ou encore philosophiques (quel fonctionnement de référence pour quel système fluvial ? Quelle implication et quel rôle pour l’Homme dans le fonctionnement de ces systèmes anthropisés à divers degrés ?). Aussi, le développement d’outils et de méthodologie(s) pour la caractérisation des flux sédimentaires ou des processus observés en rivières constitue un axe de recherche important en constante émulsion. Les recherches que nous avons engagés sont articulées autour de trois axes interdépendants : (1) les propriétés physiques des particules sédimentaires, (2) leur mobilité et (3) leur transformation par abrasion. Dans le cadre de ce typique, nous avons cherché à lever le doute subsistant concernant le rôle de la fracturation de traceurs naturels (calcaires) équipés de transpondeurs passifs basses fréquences (PIT-tag) et à tester l’intérêt de l’utilisation de galets synthétiques pour la conception de nouveaux traceurs équipés de transpondeurs actifs ultra hautes fréquences (a-UHF). Nous avons ensuite testé le potentiel de ces transpondeurs (a-UHF), dont les caractéristiques d’émission sont mieux adaptées que celles des PIT-tag à l’étude du fonctionnement des macroformes fluviale à l’échelle de tronçons fonctionnels, puis avons développé une méthodologie de recherche en rivière spécifique à ces nouveaux traceurs. Par ailleurs, Nous avons testé la sensibilité à divers paramètres d’entrée d’un programme de calcul d’émoussé de particules sédimentaires grossières, en avons validé son intérêt pour l’analyse (1) des relations entre évolution des indices d’émoussé et abrasion de la masse sédimentaire et (2) du fonctionnement hydrosédimentaire d’un bassin versant et avons formulé les recommandations nécessaires de respecter pour sa bonne utilisation. Enfin, nous avons cherché à comparer les influences respectives de la densité et de la forme des particules sédimentaires pendant leur transport par charriage. Ces résultats soulignent l’influence au moins aussi grande de la forme comparée à la mobilité, sur le déplacement des particules sédimentaires The influence of fluvial systems dynamics on riverine landscape patterns is the consequence of complex ecosystem dynamics. These driving factors can be analysed at different spatiotemporal scales of the fluvial system (for example: river basin, functional units, alluvial megaforms or sedimentary particles). The dynamic of fluvial systems depends on the equilibrium between solid and liquid fluids. For this reason, the geomorphological status of watercourses can be described from a sedimentary perspective taking into account general trends at large scale, local characteristics such as incision, aggradation, sedimentary migration or the alteration of particles’ geometrical properties that constitute bed load. Thus, a better understanding of the influence of past and present sedimentary flows on the geomorphological status of watercourses has at the same time an ecological impact (permeability of both the alluvial layer and the hyporheic zone and its self-filtration function (Datry et al., 2008)), a political impact (related to flood management, erosion risks and issues or hydraulic facilities) or even a philosophical issue (what is the appropriate reference for what fluvial system? What is the role of Humanity on these anthropized environments and at what extent?).Thus, the development of methodological tools to characterize sedimentary flows or the observed dynamics on rivers, is considered a major and rising research issue. The research studies described in this thesis are structured in three distinct topics: (1) physical properties of sedimentary particles; (2) their mobility; (3) their transformation as a consequence of abrasion.In this context, we have analysed the relationship between breakage and low recovery rates for natural tracers (limestone pebbles) equipped with low frequency passive transponders (PIT-tag). In addition, we have tested the use of synthetic pebbles to create new tracers equipped with high frequency active transponders (a-UHF), more performant than PIT-tags. Secondly, we have developed a new search and location field methodology specially, adapted to these new transponders. Thirdly, we have tested the sensibility of the toolbox developed by Roussillon et al. (2009), design to measure the roundness of coarse sedimentary particles, to different entry parameters. We have confirmed its interest to (1) analyse the relationship between particles normalized abrasion and its roundness trends; (2) analyse the hydrosedimentary dynamics at a river basin scale. We have included several recommendations to apply this toolbox in the appropriate conditions. Finally, we have performed a comparative analysis between particles’ density and shape and its influence on bedrock transport. These results highlight the significant influence of shape on travelled distance in comparison with density

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Frenck, Louise. "Study of a buffer layer based on block copolymer electrolytes, between the lithium metal and a ceramic electrolyte for aqueous Lithium-air battery." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI041/document.

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Abstract:

La technologie Lithium-air développée par EDF utilise une électrode à air qui fonctionne avec un électrolyte aqueux ce qui empêche l’utilisation de lithium métal non protégé comme électrode négative. Une membrane céramique (LATP:Li1+xAlxTi2-x(PO4)3) conductrice d’ion Li+ est utilisée pour séparer le milieu aqueux de l’électrode négative. Cependant, cette céramique n'est pas stable au contact du lithium, il est donc nécessaire d'intercaler entre le lithium et la céramique un matériau conducteur des ions Li+. Celui-ci devant être stable au contact du lithium et empêcher ou fortement limiter la croissance dendritique. Ainsi, ce projet s'est intéressé à l'étude d'électrolytes copolymères à blocs (BCE).Tout d'abord, l'étude des propriétés physico-chimiques spécifiques de ces BCEs en cellule lithium-lithium symétrique a été réalisée notamment les propriétés de transport (conductivités, nombre de transport), et la résistance à la croissance dendritique du lithium. Puis dans un second temps, l'étude des composites BCE-céramique a été mise en place. Nous nous sommes en particulier focalisés sur l'analyse du transfert ionique polymère-céramique.Plusieurs techniques de caractérisation ont été utilisées telles que la spectroscopie d'impédance électrochimique (transport et interface), le SAXS (morphologies des BCEs), la micro-tomographie par rayons X (morphologies des interfaces et des dendrites).Pour des électrolytes possédant un nombre de transport unitaire (single-ion), nous avons obtenus des résultats remarquables concernant la limitation à la croissance dendritique. La micro-tomographie des rayons X a permis de montrer que le mécanisme de croissance hétérogène dans le cas des single-ion est très différent de celui des BCEs neutres (t+ < 0.2) The lithium-air (Li-air) technology developed by EDF uses an air electrode which works with an aqueous electrolyte, which prevents the use of unprotected lithium metal electrode as a negative electrode. A Li+ ionic conductor glass ceramic (LATP:Li1+xAlxTi2-x(PO4)3) has been used to separate the aqueous electrolyte compartment from the negative electrode. However, this glass-ceramic is not stable in contact with lithium, it is thus necessary to add between the lithium and the ceramic a buffer layer. In another hand, this protection should ideally resist to lithium dendritic growth. Thus, this project has been focused on the study of block copolymer electrolytes (BCE).In a first part, the study of the physical and chemical properties of these BCEs in lithium symmetric cells has been realized especially transport properties (ionic conductivities, transference number), and resistance to dendritic growth. Then, in a second part, the composites BCE-ceramic have been studied.Several characterization techniques have been employed and especially the electrochemical impedance spectroscopy (for the transport and the interface properties), the small angle X-ray scattering (for the BCE morphologies) and the hard X-ray micro-tomography (for the interfaces and the dendrites morphologies). For single-ion BCE, we have obtained interesting results concerning the mitigation of the dendritic growth. The hard X-ray micro-tomography has permitted to show that the mechanism involved in the heterogeneous lithium growth in the case of the single-ion is very different from the one involved for the neutral BCEs (t+ < 0.2)

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Causse, Jean. "Temporalité des transferts de nutriments dans les bassins versants à algues vertes." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1B012/document.

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Abstract:

En Bretagne, les « marées vertes » sont récurrentes depuis le début des années 70 et occupent une place importante dans le débat public en terme sanitaire, politique et économique. Lors de cette thèse, une large revue bibliographique a été réalisée sur l’export d’azote et une méthodologie innovante a été mise en place afin d’étudier la variabilité spatio-temporelle de l’export de nutriments dans 2 bassins versants à algues vertes à une échelle intra-annuelle et pendant des évènements extrêmes (évènements pluvieux, période touristique de basses eaux,…). Les bassins versants sélectionnés pour les expérimentations de terrain sont l’Ic et le Frémur (Côtes d’Armor). 3 types d’expérimentations ont été réalisées sur ces bassins versants : 1) Des campagnes de prélèvements ponctuels par temps sec et par temps de pluie (32 stations, 27 campagnes) ; 2) des prélèvements automatiques en crue (3 stations, 8 crues) ; et 3) la mesure haute fréquence (2 stations, en continu). Les paramètres hydrologiques et physico-chimiques classiques, les matières en suspension, les spectres UV et toutes les formes de macronutriments (carbone, azote, phosphore) ont été analysés lors de ces expérimentations. Les résultats obtenus confirment pour une part un certain nombre de résultats de la littérature. D’autre part, il met en lumière la relation carbone/nitrates, jusqu’à présent peu étudiée à différentes échelles spatio-temporelles et pendant des évènements pluvieux, qui semble pourtant primordiale dans la compréhension des phénomènes d’export de nitrates à l’échelle de l’année. Enfin, l’analyse de toutes les formes de nutriments révèle l’importance des formes particulaires issues de l’érosion des sols. Ces résultats soulèvent de nombreuses questions de recherche qui mériteraient un approfondissement afin d’améliorer la connaissance des transferts de nutriments dans les bassins versants et prioriser les actions de remédiations. Les perspectives de ce travail sont à la fois scientifiques et pratiques. Au niveau scientifique, les efforts de recherche sur la relation carbone/nitrate et l’identification de la fraction de carbone organique assimilable par les organismes dénitrifiants doivent être poursuivis. De même, l’amélioration des connaissances sur l’export de nutriments en crue passe par l’identification précise des sources de nutriments particulaires pendant les crues printanières. Au niveau pratique, il doit contribuer à l’amélioration des pratiques agricoles, à la reconnaissance de l’intérêt des zones humides naturelles et à l’amélioration des types de traitement utilisés par les stations d’épuration. Les résultats obtenus lors de cette étude devraient notamment être mis en relation avec la dynamique des nutriments observée dans l’estran pendant la période de développement des algues vertes. Enfin, un effort d’amélioration de l’accès à certains type de données sur les bassins versants est nécessaire afin d’améliorer la compréhension des transferts de nutriments In Brittany (Western France), "green tides" are recurrent since the early 70s and have an important place in public debate in health, political and economic terms. In this thesis, a wide bibliographic review was performed on the export of nitrogen, and an innovative methodology has been set up to study the spatial and temporal variability of nutrient export in two coastal watersheds on an intra-annual basis and during extreme events (rainfall events, tourist periods of low water, ...). Watersheds selected for the field experiments are Ic and Frémur (Côtes d'Armor). 3 types of experiments were performed on these watersheds: 1) Campaigns of grab samples by dry and wet weather (32 stations, 27 campaigns); 2) automatic sampling during floods (3 stations, 8 floods); and 3) high frequency measurement (2 stations, continuous). Conventional hydrological and physicochemical parameters, suspended solids, UV spectra and all forms of macronutrients (carbon, nitrogen, phosphorus) were analyzed during these experiments. The results confirm in part a number of results of the literature. Furthermore, it highlights the relationship carbon / nitrates far little studied at different spatial and temporal scales and during rainfall events, which however seems to be crucial in understanding of nitrate export. Finally, the analysis of all forms of nutrients reveals the importance of particulate forms from soil erosion. These results raise many research questions that merit further development in order to improve knowledge on nutrient transfers in watersheds and prioritize remediation actions. The prospects of this work are both scientific and practical. At the scientific level, research efforts on the relationship carbon / nitrate and identification of the assimilable fraction of organic carbon by denitrifying organisms must be continued. Similarly, the knowledge on nutrient export must be improved through the precise identification of particulate nutrient sources during the spring floods. On a practical level, it should contribute to the improvement of agricultural practices, the recognition of the interest of natural wetlands and improvement of the types of treatment used by treatment plants. The results obtained in this study should in particular be linked to the dynamics of nutrients in the foreshore observed during the development of green algae. Finally, an effort to improve access to certain types of data on watersheds is needed to improve understanding of nutrient transfers

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De, Linares Matthieu. "Modélisation numérique bidimensionnelle du transport solide et de la dynamique fluviale. Validation sur deux sites en Loire et sur l'Arc." Phd thesis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00193119.

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Abstract:

La modélisation à une échelle fine des évolutions morphologiques à court terme (quelques années au maximum) en rivière est rendue possible par des outils numériques qui résolvent les équations de Saint-Venant bidimensionnelles et calculent le transport solide et l'évolution du lit résultante sur un maillage représentant la topographie du site. Ces outils sont encore peu utilisés en ingénierie car il existe de fortes incertitudes sur les processus physiques à prendre en compte et les formulations à utiliser pour les représenter (charriage/suspension, formes de fond, granulométrie étendue, effet de la pente ...). Le but de la thèse est de tester les possibilités de ce type d'outils et de définir une méthodologie pour leur application. L'outil utilisé est un code industriel (système TELEMAC) qui dispose de la plupart des fonctionnalités nécessaires dont le couplage entre calculs hydrauliques et sédimentaires, la prise en compte des fonds non-érodables et la granulométrie étendue. La démarche suivie consiste à appliquer ce code à deux cas pour lesquels des campagnes de mesures détaillées sont disponibles. L'un des sites choisis se trouve sur la Loire près du Fresne-sur-Loire et d'Ingrandes, l'autre sur l'Arc en Savoie près de La Chambre. Dans les deux cas le processus de transport dominant est le charriage. Les périodes simulées sont des crues pour lesquelles l'évolution bathymétrique du lit a été mesurée ; dans le cas de la Loire des simulations à plus long terme (quelques années) sont aussi présentées. Les évolutions mesurées sont reproduites de manière satisfaisante. Les formulations utilisées sont cohérentes entre les deux cas, mais les processus pris en compte sont différents : dans le cas de la Loire qui est une rivière de sable il est nécessaire de tenir compte des dunes, alors que dans le cas de l'Arc qui est une rivière de gravier les processus prépondérants sont le tri granulométrique et les effets de pente. L'intérêt de l'outil a donc été démontré, et des enseignements précieux pour son utilisation ont été dégagés. Ils concernent en particulier le choix des formulations pour représenter les processus physiques, la définition de la complexité minimale nécessaire de ces formulations selon les sites et les objectifs de la modélisation, et la méthodologie de calage de ces formulations à partir des données disponibles.

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Boehm, Tobias. "Mouvement et interaction d'un ensemble de particules dans un écoulement supercritique." Phd thesis, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009528.

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Abstract:

Le transport solide par charriage dans les cours d'eau est un problème de longue date dans l'étude des écoulement biphasiques. Les processus physiques impliqués sont en effet mal compris et complexes. Nous présentons une étude expérimentale du mouvement de billes de verre sphériques grossières. Elles étaient entraînées dans un mouvement quasi-bidimensionnel par un écoulement d'eau turbulent peu profond dans un canal à forte pente sur un lit mobile. Nous avons étudié le cas de l'équilibre du transport solide, c'est-à-dire qu'il n'y avait ni érosion ni dépôt de particules sur des intervalles de temps suffisamment longs. Les écoulements ont été filmés par le côté avec une caméra rapide. L'utilisation d'un logiciel de traitement d'images a permis de déterminer les caractéristiques des écoulements comme les trajectoires des particules, leur état de mouvement (arrêt, roulement ou saltation) et la hauteur d'eau. Le premier résultat frappant de nos expériences est que, sur des périodes de temps courtes, le transport par charriage apparaît comme un processus très intermittent. Les grandes fluctuations du débit solide résultent essentiellement de l'arrangement dans le lit mobile de particules. Alors que, pour des pentes modérées, les particules sont principalement transportées en saltation, le régime de roulement est prédominant pour des pentes fortes.

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Dissertations / Theses on the topic 'Transport solide par charriage'

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