Добірка наукової літератури з теми "Comportement spatial – Simulation par ordinateur"

International audience Dynamic spatial models are important tools for the study of complex systems like environmental systems. This paper presents an integrated model that has been designed to explore land use trajectories in a small region around Maroua, located in the far north of Cameroon. The model simulates competition between land use types taking into account a set of biophysical, socio-demographic and geo-economics driving factors. The model includes three modules. The dynamic simulation module combines results of the spatial analysis and prediction modules. Simulation results for each scenario can help to identify where changes occur. The model developed constitutes an efficient knowledge support system for exploratory research and land use planning. Les modèles spatiaux dynamiques sont des outils de très grande importance pour l'étude des systèmes complexes comme les systèmes environnementaux. De plus, une approche intégrée est indispensable lorsqu'on veut avoir une compréhension plus complète du comportement de ces systèmes. Cet article décrit les bases d'un modèle intégré développé pour explorer les trajectoires d'utilisation de l'espace dans la région autour de Maroua, à l'Extrême Nord du Cameroun. Le modèle simule la compétition entre différentes catégories d'utilisation de l'espace en prenant en compte l'influence d'un ensemble de facteurs biophysiques, sociodémographiques et géoéconomiques. On distingue trois principaux modules. Le module de simulation dynamique combine les résultats des modules d'analyse spatiale et de prédiction. La calibration et la validation du modèle ont été effectuées pour la période entre 1987 et 1999, et la simulation des changements entre 1999 et 2010. Trois scénarios ont été formulés en s'appuyant sur l'analyse des tendances observées et les hypothèses de transition du système d'utilisation de l'espace. Les principales dynamiques observées concernent le développement de la culture maraîchère et l'extension de la culture du sorgho de contre saison qui induisent une compétition plus importante et des conflits. Les résultats de simulation pour chaque scénario permettent d'identifier des zones prioritaires pour toute intervention allant dans le sens de l'intensification ou d'une gestion intégrée et plus durable de l'espace. Le modèle développé constitue ainsi un outil de recherche exploratoire et un support de connaissances utilisable pour la planification de l'utilisation de l'espace. Une utilisation est envisageable pour initier toute concertation ou négociation entre les acteurs concernés par la gestion de l'espace.

Les systèmes spatiaux (satellite, sonde,. . . ) intègrent de plus en plus d’équipements dissipatifs d’énergie. Cette complexité, couplée à des contraintes imposées en terme de réduction des volumes et des masses embarqués à bord de ces engins engendre un besoin croissant de solutions de contrôle thermique précises, fiables et autonomes. Dans ce contexte contraignant, les systèmes diphasiques de type caloduc et boucles fluides à pompage capillaire semblent incontournables en raison des capacités de transport de chaleur importantes qu’ils peuvent procurer et également grâce à leur fonctionnement passif et fiable. Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à la caractérisation du fonctionnement thermique d’un nouveau système de transport de chaleur diphasique passif : le caloduc oscillant. L’étude expérimentale menée a permis de caractériser les performances de deux prototypes de caloducs oscillants développés différant par la nature du fluide employé (eau et acétone) et par le diamètre du tube où circulent liquide et vapeur. Les effets induits par plusieurs paramètres complémentaires influents tels que le taux de remplissage, la puissance thermique ou l’angle d’inclinaison,. . . Sur le fonctionnement de ces deux dispositifs ont également été explorés. Les différentes campagnes d’essais ont révélé un fort potentiel de transfert de chaleur et un comportement beaucoup moins sensible aux forces de gravité qu’un caloduc conventionnel à pompage capillaire. A cette approche expérimentale s’ajoute une réflexion théorique destinée à modéliser le comportement thermohydraulique d’un volume élémentaire de fluide composé d’une seule bulle de vapeur et d’un seul bouchon de liquide, comportement engendré uniquement sous l’effet de sollicitations thermiques. Ce modèle a conduit en particulier à la mise en évidence de conditions favorables à l’apparition et l’entretien des oscillations du front liquide-vapeur
Spacecrafts (satellite, space probe,. . . ) are integrating more and more heat dissipative equipments. Such a complexity, combined with the imposed constraints concerning the reduction of volumes and masses on board these devices, leads to a growing need of accurate, reliable and passive thermal control solutions. In this constraining context, phase-change thermal management systems such as heat pipes or loop heat pipes seem inevitable because of their substantial heat transfer capabilities and of their passive operation. This thesis is devoted to characterise a new phase-change thermal management system operation : pulsating heat pipe. The experimental investigation which has been conducted allowed determining the performance of two pulsating heat pipe prototypes. These two systems have a different inner diameter and they have been tested using two distinct working fluids (water and acetone). The induced effects of several parameters such as the filling ratio, the heat input or the inclination angle,. . . On the operation of these devices have also been explored. Different tests revealed a substantial heat transfer potential and a less sensitive behaviour to gravity forces than a conventional heat pipe. A theoretical approach has been added to this experimental work. It aims at modeling the thermohydrodynamic behaviour of an elementary control volume composed of a single vapour plug and a single liquid slug. It has been shown that oscillations can occur even if the system is submitted only to thermal stresses. This model led in particular to show favourable conditions to the appearance and maintenance of liquid-vapour interface oscillations

De plus en plus de données neuroscientifiques provenant de diverses espèces animales, y compris de l’homme, sont disponibles grâce au progrès technologique dans la capture des signaux cérébraux et des comportements qui y sont liés. Ces quantités croissantes de données, ainsi que la puissance et la capacité de mémoire sans précédent des ordinateurs d'aujourd'hui, nécessitent des modèles informatiques à grande échelle dans le but d'unifier, de stocker et d'analyser ces données. De plus, de tels modèles permettent de croiser des études computationnelles de divers domaines et à différents niveaux de la hiérarchie neuronale afin de mieux comprendre les mécanismes neuronaux qui sous-tendant divers phénomènes cognitifs et eur lien avec le comportement. L'objectif de cette thèse est de développer un modèle intégré du comportement humain dans le contexte de l'orientation spatiale et de sa détérioration avec l'âge. Le problème de la cognition spatiale est considéré ici comme un problème d’intégration multisensorielle entre des indices sensoriels externes provenant de l'environnement et d’informations sensorielles internes issue du mouvement propre, dans le but de construire une représentation mentale de l'environnement. Un grand nombre de recherches expérimentales suggèrent que cette représentation est construite dans un réseau complexe de zones cérébrales résidant dans le lobe temporal médian qui reçoit les entrées sensorielles externes par le biais du chemin visuel « dorsal » provenant des aires visuelles rétinotopiques et passant par le cortex pariétal. Il a été démontré que le vieillissement affecte fortement les réseaux du lobe temporal médian et les comportements associés basés sur la mémoire, et en particulier la création de représentations mentales de l’espace. Dans cette thèse nous développons un modèle neuronal intégré de la mémoire spatiale en s’appuyant sur des données expérimentales anatomiques et fonctionnelles concernant le traitement de l'information sensorielle dans le chemin visuel dorsal et dans des réseaux du lobe temporal médial. Nous utilisons ce modèle pour simuler plusieurs expériences reliant les fonctions visuelles humaines aux comportements d'orientation spatiale, et nous proposons comment les repères visuels sont combinés avec des entrées proprioceptives pendant la construction des cartes mentales de l'environnement. Nous testons ensuite l'hypothèse selon laquelle le vieillissement exerce ses effets détériorants sur la mémoire spatiale en agissant sur l'action neuromodulatrice dans le cerveau et est lié à un traitement des nouveautés réduit dans le lobe temporal médial. Dans l'ensemble, les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse de doctorat constituent un premier pas vers la création d'une plate-forme informatique intégrée pour la simulation du comportement humain et contribuent à une meilleure compréhension de la façon dont les représentations spatiales sont construites à partir de signaux sensoriels et sont affectées par le vieillissement
An ever growing body of neuroscientific data is becoming available from various animal species, including humans, due to technological advances in capturing brain signals and behavior linked with them. These increasing amounts of data, together with an unprecedented power and memory capacity of present day computers calls for large scale computational models with the objective of unifying, storing and analysing these data. Moreover, such models allow crosslinking computational studies from various domains and in various levels of neural hierarchy to provide a deeper understanding of neuronal mechanisms underlying various cognitive phenomena and their link with behavior. The objective of this thesis is to develop an integrated model of human behavior in the context of spatial orientation and its deterioration with age. The problem of spatial cognition is considered as a problem of combining external sensory cues coming from the environment and internal sensory cues coming from self-motion information, with the objective to build a mental representation of surrounding space. A large body of experimental research suggests that this representation is constructed within an intricate network of brain areas residing in the medial temporal lobe, with external sensory input arriving via a ``dorsal'' visual path originating in early visual areas and passing via the parietal cortex. Aging has been shown to strongly affect medial temporal lobe networks and associated memory-based behaviors, and in particular the creation of mental representations of space. In this thesis we develop an integrated neural network model of spatial memory by based on anatomical and functional experimental evidence of sensory information processing in the dorsal visual path and medial temporal lobe networks. We use this model to simulate a number of experiments linking human visual functions with spatial orientation behaviors, and propose how visual cues are combined with self-motion input during the construction of mental maps of space. We then test the hypothesis that aging exerts its deteriorating effects on spatial memory via acting on neuromodulatory action in the brain and is linked with reduced novelty processing in the medial temporal lobe. Overall, the work performed during this doctoral thesis provides a first step towards building an integrated computer platform for human behavior simulation and contributes to a better understanding of how spatial representations are built from sensory signals and are affected by aging

Cette thèse se consacre au comportement d’interface des matériaux granulaires, et particulièrement au phénomène de localisation des déformations au voisinage d’une paroi. À l’aide d’une géométrie annulaire à vitesse de cisaillement et pression de confinement imposées, on confronte des approches expérimentale et numérique. L’approche expérimentale est composée par des expériences avec des matériaux modèles dans deux appareils de cisaillement simple annulaire (ACSA et mini-ACSA). On relie les mesures globales des contraintes et des variations volumiques aux mesures de déformation du milieu granulaire obtenues par corrélation d’images (ACSA) et par imagerie par résonance magnétique (mini-ACSA). L’approche numérique consiste en des simulations discrètes bidimensionnelles (dynamique moléculaire). On étudie l’influence de la géométrie et de la rugosité des parois dans le comportement des interfaces granulaires. En simulation, on complète l’étude avec l’analyse des effets inertiels
In this thesis, we analyze the interface behavior of granular materials, and particularly the phenomenon of shear strain localization in the vicinity of a wall. Using an annular geometry with imposed shear velocity and confining pressure, we compare experimental and numerical approaches to describe this behavior. The experimental approach is composed of experiments with model materials in two annular simple shear devices (ACSA and mini-ACSA). We connect measurements of shear strain of the granular medium, obtained by correlation imaging velocimetry (ACSA) and by magnetic resonance imaging (mini-ACSA) to global measurements of the stress and volume variations. The numerical approach consists of two-dimensional discrete simulations (molecular dynamics). We study the influence of the geometry and the surface roughness on the behavior of the granular interfaces. In simulation, we complete the study with the analysis of inertial effects

La théorie des milieux continus n'étant pas suffisante pour expliquer le comportement des matériaux granulaires, il est nécessaire de tenir compte de la nature discrète de ces milieux. Une méthode qui répond à ce souci est la méthode des éléments distincts. La simulation numérique du comportement des matériaux analogiques de Schneebeli (2d) et des matériaux granulaires (3d) est effectuée par la méthode des éléments distincts en utilisant le programme trubal afin de reproduire numériquement certains essais expérimentaux de caractérisation des matériaux granulaires. Les essais de compression biaxiale et de cisaillement simple sont effectués avec des rouleaux de P. V. C. Et de verre et l'essai triaxial est simulé avec des billes de verre. Les résultats expérimentaux valident la méthode exploitée et permettent ainsi d'obtenir par le calcul les paramètres caractéristiques des matériaux: l'angle de frottement interne et la variation de volume pour différents chemins de chargement. L'exploitation des résultats numériques met en évidence le role fondamental du frottement intergranulaire et de la densité du matériau, pour caractériser le milieu granulaire, tout en permettant l'analyse des phénomènes de dilatance, de localisation et de bande de cisaillement. Enfin nous avons appliqué cette étude au comportement des matériaux granulaires soumis aux effets de poussée et butée, et dans le cas du stockage des matériaux ensilés
The theory of continuous media is not sufficient to explain the behaviour of granular materials, so it is necessary to consider the discrete nature of such media. A method that answers such questions is the distinc element method. The numerical simulation of the behaviour of Schneebeli analogical material (2D) and of granular materials (3D) is done by the distinct element method and by using the trubal program in order to reproduce numerically, certain experimental tests of the characterization of granular materials. The biaxial compression test and the simple shear test are done with rolls of PVC and glass and the trixial test is simulated with glass balls. The experimental results validate the method used and enable us to obtain the characteristic parameters of materials by different kinds of loading. The exploitation of numerical results highlights the fundamental role of the intergrain friction and the material density in order to characterize the granular media, enabling the analysis of the phenomenon of dilatance, localization and shear band. Finally, we applied this study to the behaviour of granular materials under push and trust effects, and in the case of ensiled materials

Ce travail de recherche vise à proposer et à valider une modélisation fine des dallages pour le calcul des déplacements et des contraintes créées par des chargements de courte et de longue durée. On ne s'intéresse qu'au cas particulier des dallages industriels rigides en béton non armé. Cette recherche se situe dans un contexte global, visant à améliorer les règles de dimensionnement des dallages existants actuellement en France. Tous les spécialistes du domaine confirment que le fonctionnement des dallages industriels est fortement marqué par les effets du retrait du béton, en particulier par le caractère non uniforme de sa distribution sur l'épaisseur du dallage. Ces effets ont une influence significative sur le comportement des dallages, surtout lorsqu'ils sont couplés à des variations de température dans l'épaisseur. Une analyse poussée de ce phénomène s'est imposée et a été menée. On traite ensuite de l'utilisation du logiciel aux éléments finis CESAR-LCPC appliqué à la modélisation des dallages, ainsi que des résultats obtenus. Des simulations variées des dallages isolés, puis goujonnés, sont effectués sous des chargements mécaniques et thermiques, à l'aide d'un modèle tridimensionnel multicouche élastique, prenant en compte la possibilité d'un décollement entre le dallage et sa fondation. Ce travail de modélisation aboutit à la conception d'un module spécifique aux dallages, greffé sur CESAR-LCPC. Ce module facile à l'accès servira à simplifier les différentes étapes pour modéliser un dallage, sans avoir vraiment besoin de maîtriser CESAR-LCPC. Ce module est utilisé pour comparer les résultats de CESAR-LCPC à ceux d'autres logiciels issus de la profession (TASPLAQ et DALLIA).

Les matériaux nanocomposites de type métal-verre sont intéressants en raison de leurs propriétés optiques particulières. La technique de fabrication utilisant les faisceaux d’ions est un outil prometteur pour les nanocomposites. L’objectif de cette thèse était d’étudier d’un point de vue fondamental le comportement sous irradiation de nanoparticules (NPs) d’or enfouies dans une matrice de silice amorphe. Ma contribution réside dans l’interprétation par modélisation et simulation numérique des résultats expérimentaux obtenus auparavant par des chercheurs du Laboratoire des Solides Irradiés. Dans le premier type d’expériences, le système a été irradié par des ions d’or de 4 MeV alors que dans le second type l’irradiation est effectuée avec des ions de krypton de 74 MeV. Dans la première partie, la simulation par Monte Carlo cinétique (KMC) sur réseau rigide a été choisie et développée spécifiquement pour étudier le comportement de NPs sous irradiation à différentes températures. Les simulations ont permis de reproduire qualitativement les résultats expérimentaux à toute température. Nous avons retrouvé en particulier le mûrissement d’Ostwald qui se produit à haute température (T>900 K) et la dissolution des NPs qui se produit à basse température (T<600 K). Un régime de transition est observé entre 600 K et 900 K. La simulation par KMC a permis de mettre en évidence et d’expliquer un effet de taille sur la dissolution de NPs sous irradiation. Elle a également révélé que les modèles balistiques unidirectionnels pouvaient rendre compte de la loi de dissolution. Sur la base de l’approche théorique de Frost et Russel, nous avons alors construit avec succès un modèle analytique unidirectionnel capable de décrire la loi de dissolution. Dans la deuxième partie, le système évolue dans le régime de dépôt d’énergie électronique. Selon la taille de la NP, l’irradiation la vaporise (diamètre<10 nm), la transforme en nanobâtonnet (10-30 nm), en NP à facettes (30-60 nm) ou la déforme légèrement (>60 nm) selon l’axe de l’ion incident. Nous avons imaginé un scénario du mécanisme de la déformation qui repose sur la dilatation thermique de la NP métallique fondue dans la région de la trace de l’ion incident. Sa mise en œuvre, grâce à une nouvelle technique de simulation développée spécialement, a permis d’affiner certains éléments du scénario et d’améliorer la compréhension globale du processus. L’accord qualitatif entre les données expérimentales et les résultats obtenus par simulation valide le mécanisme proposé
Metal-glass nanocomposites are interesting owing to their particular optical-properties. Ion irradiation can be used as a tool to fabricate nanocomposites. The aim of this thesis was to study, from a fundamental point of view, the behavior of gold nanoparticles (NPs) embedded in an amorphous silica matrix under irradiation. My contribution consists in the interpretation, by modeling and numerical simulation, of experimental results previously obtained by researchers of the Laboratoire des Solides Irradiés. In a first type of experiments, the system was irradiated with 4 MeV gold ions while in a second type the irradiation was performed by using 74 MeV krypton ions. For the study of the first type of experiments, the simulation by kinetic Monte Carlo (KMC) on rigid lattice was chosen and developed specifically to study the behavior of NPs irradiated at different temperatures. The simulations allows us to reproduce qualitatively the experimental results at any temperature. We found that the system evolves within a direct coarsening regime at high temperature (T>900 K) whereas at low temperatures (T<600 K) it becomes resistant to coarsening and the NPs dissolve. A transition regime is observed between 600 K and 900 K. The KMC simulation highlights and explains an effect of the size of the NPs on their dissolution under irradiation. It also demonstrated that unidirectional ballistic models could account for the law of dissolution. A model based on the theoretical approach of Frost and Russel including a size-dependent recoil generation rate fully describes the dissolution for any NP size. In the second type, the system evolves in the electronic energy deposition regime. Depending on their size, the NP can be vaporized (diameter<10 nm), transformed into nanorod (10-30 nm) or faceted NP (30-60 nm) or slightly deformed (>60 nm) by the incident ions. We imagined a scenario for the mechanism of deformation which is based on the thermal expansion of the melted NP into the track produced by the incident ion in the matrix. Its implementation using a new simulation technique helped to refine certain elements of the scenario and to improve the overall understanding of the process. The qualitative agreement between the experimental data and the results obtained by the simulation validate the proposed mechanism

Les avantages indeniables que presentent les parafoudres a zno vis-a-vis des parafoudres classiques a sic favorisent leur utilisation dans le domaine de la protection des appareils dans les reseaux electriques. Les caracteristiques electriques fortement non lineaires de ces parafoudres permettent d'abaisser le niveau de protection et d'elargir la marge de securite des appareils a proteger. La fiabilite et la duree de vie de ce type de materiel dependent avant tout de la maitrise des echauffements et du fonctionnement thermique en general. Ce travail est oriente vers la modelisation thermique des parafoudres, notamment ceux a enveloppe synthetique. Les simulations thermo-electriques ont ete realisees en utilisant le code de calcul astec3. Le chapitre i est consacre a une etude bibliographique des parafoudres a zno. La presentation est faite d'une maniere globale afin que l'on puisse avoir un apercu suffisamment complet de ces systemes. Le chapitre ii discute des aspects thermiques pouvant intervenir dans leur fonctionnement et la mise en application de la methode nodale pour resoudre les problemes. Les differentes procedures de simulation sont decrites dans le chapitre iii. Cette etape nous a permis d'apprehender les limites eventuelles du code de calcul utilise. Dans le dernier chapitre, on voit l'elaboration des modeles respectivement appliques sur une maquette de parafoudre haute tension et sur un parafoudre moyenne tension. Les modeles developpes permettent des simulations correctement validees par des mesures experimentales

La compréhension et la prévention des mécanismes d'endommagement ayant un impact sur les cinétiques de production et les taux de récupération reste un problème ouvert en ingénierie de réservoir. L'objectif de cette étude repose sur la caractérisation du comportement hydromécanique de roches gréseuses et carbonatés en 'condition de réservoir' et l'identification des mécanismes locaux responsables des évolutions de perméabilité mesurables macroscopiquement. L'essentiel du travail expérimental s'est articulé autour d'un dispositif triaxial original, permettant de mesurer en cours de chargement les évolutions de perméabilité dans les directions principales du tenseur de contraintes. La validation de notre protocole effectuée, une première campagne d'essais en compression hydrostatique et uniaxiale sur les grès de Fontainebleau et de Bentheim permet, d'une part, une analyse plus fine du comportement intrinsèque de ces matériaux par la mise en évidence et la prise en compte d'effets expérimentaux, et d'autre part d'étudier l'impact de l'endommagement fragile sur les perméabilités directionnelles. Une seconde série d'expériences de compression, selon différents chemins de chargement, a été réalisée sur un carbonate, le calcaire d'Estaillades. En régime de déformation élastique, la modélisation de la réduction de perméabilité a été appréhendée par une approche Réseau de Pores, basée sur une représentation simplifiée de l'espace poreux et extraite des reconstructions 3D par µ-tomographie RX. Si la rupture fragile des échantillons ne perturbe que très peu la perméabilité initiale, à plus haute pression effective, les diminutions de perméabilité peuvent atteindre 90% et sont alors associées aux mécanismes de pore collapse. L'analyse des échantillons déformés, couplée aux techniques de corrélation d'images acquises in-situ sur des dispositifs de compression simple sous MEB et sous Optique, permet une meilleure prise compte du rôle des échelles d'hétérogénéités dans la localisation des déformations et de mieux définir leur impact sur les évolutions de perméabilités à l'échelle de l'échantillon
The Understanding and the prevention of damage mechanisms, which have an impact on the kinetics of production and the rate of recovery, remain an outstanding issue in reservoir engineering. The aim of this study, based on the characterization of the hydromechanical behaviour of sandstone and carbonate rocks in 'reservoir conditions', is the identification of the local mechanisms responsible for changes in permeability measured macroscopically. The experimental work was performed with an original triaxial set-up, which allows measurements of the stress-induced permeability evolutions in the principal directions of the stress tensor. A first experimental campaign, consisting in hydrostatic and uniaxial compression tests, has been performed on Fontainebleau and Bentheim sandstones. In one hand, we showed that experimental end-effects might affect significantly the ‘classical' axial permeability measurements, and in the other hand, we have determined the impact of brittle failure on directional permeabilities. Compression experiments, following different stress-paths, were also carried out on a carbonate, the Estaillades limestone. In elastic deformation regime, the reduction of permeability was modelized by pore network simulations, based on 3D reconstructions of μ-tomography RX and a simplified representation of the pore space. While brittle fracture of carbonate samples induced slight permeability evolutions, at higher effective pressure, permeability drops can reach 90% to the initial values and are associated with mechanisms of pore collapse. The post-mortem analysis of deformed samples, coupled with digital image correlation methods, using both SEM and Optical acquisition devices, provide a better understanding of the role of the heterogeneities, identified at different scales, in the strain localization and their potential impacts on permeability changes at the sample scale

Nous proposons une démarche qui permet de diminuer le cout de l'énergie produite par une éolienne, en augmentant les performances de l'aérogénérateur, élément principal du système éolien. Nous y associons une réduction du cout de fabrication et de maintenance, pour que l'exploitation de l'énergie éolienne soit économiquement viable. Le contrôle passif dans le domaine des systèmes éoliens, se fonde sur la possibilité de l'aérogénérateur de sentir le vent, d'une certaine façon, et d'en suivre les variations de la vitesse. Son application exige l'étude aéroélastique du rotor, la définition du comportement aéroélastique d'une bande de la pale (profil d'aile) de longueur infiniment petite, puis d'un morceau de la pale. L’étude aéroélastique est basée sur le couplage de l'aérodynamique de la pale avec la dynamique de la structure. La conception du rotor est basée sur l'optimisation dynamique de la structure. La complexité du problème rend incontournables l'utilisation et la mise au point d'outils de simulation du fonctionnement du rotor et de visualisation scientifique des résultats d'analyses effectuées auparavant. Ainsi visualisés, les principaux paramètres du fonctionnement dans le temps peuvent être ajustés interactivement. Le concepteur arrive ainsi à mieux comprendre l'influence de ces paramètres.