Simulation de fluide basée sur la méthode hydrodynamique des particules lissées

La simulation des fluides basée sur la résolution d’un modèle physique a suscité énormément d’engouement dans les deux dernières décennies pour ses applications dans l’industrie, notamment dans l’univers des films ou des jeux vidéos, mais aussi en ingénierie aérospatiale ou dans les sciences fondamentales. Celles-ci demandent davantage de réalisme et de précision dans les phénomènes simulés et, bien que de nos jours, certaines méthodes sacrifient de la précision pour gagner en stabilité et en vitesse de simulation, certains phénomènes ne peuvent pas être simulés si l’implémentation du modèle physique n’est pas suffisamment fidèle, c’est le cas par exemple de la lévitation d’une balle sous un souffleur d’air. À partir de la méthode Hydrodynamique des Particules Lissées Sans Divergence (HPLSD, Divergence-Free Smoothed Particle Hydrodynamics) basée sur une approche lagrangienne, ce mémoire a pour objectif de présenter une méthode respectant davantage le modèle physique afin de simuler les phénomènes aérodynamiques complexes tout en permettant de garder la précision et la vitesse de simulation des simulateurs modernes. Notre apport consiste à introduire une nouvelle force de pénalité basée sur l’effet de Coanda corrigeant les erreurs induites par les suppositions de HPLSD ne respectant pas la contrainte de divergence zéro appartenant à la forme incompressible des équations de Navier-Stokes

Endommagement dynamique structural et phénomènes dissipatifs

Ce mémoire présente les directions de recherche réalisées au cours d’un parcours transverse de quinze années, jalonné d’étapes industrielles et académiques. Cette démarche s’est réalisée dans le cadre de trois métiers successifs, reliés par la mécanique des structures

La gouvernance de l’espace extra-atmosphérique : le cas des détritus orbitaux

Alors qu’un nombre grandissant d’acteurs font leur entrée dans le domaine spatial et que leurs intérêts pour l’espace extra-atmosphérique augmentent, ils doivent faire face à des problèmes de plus en plus nombreux, dont celui des détritus orbitaux, cette masse de déchets créée par l’humain qui prend place dans les orbites terrestres. Posant un réel danger pour les futurs vols habités vers l’espace, menaçant du même coup l’exploration spatiale et la présence de l’humain dans l’espace, cette problématique suscite également l’inquiétude sur Terre quant aux retombés dans l’atmosphère. Elle prend d’autant plus d’ampleur lorsque l’on se questionne sur un aspect fondamental, mais toujours sans réponse, du domaine spatial : la gouvernance de l’espace extra-atmosphérique. La question générale de recherche qui guide ce mémoire est donc : « Quelle gouvernance pour l’espace extra-atmosphérique? ». Ce mémoire analyse la gouvernance de l’espace extra-atmosphérique à partir d’un triple questionnement : Qui en sont les acteurs? Quels sont leurs intérêts? Et enfin, comment l’espace extra-atmosphérique est-il gouverné? Les réponses à ces questions mettent en lumière une confrontation entre deux approches théoriques des relations internationales. En effet, les caractéristiques spécifiques de l’action humaine dans cet environnement amènent la perspective réaliste et la perspective libérale à différer quant à savoir de quel type de gouvernance il est question. Alors que la première prône l’action individuelle et les intérêts nationaux comme force motrice pour solutionner la problématique des détritus orbitaux, la seconde, quant à elle, préconise la mise en place de structures et de normes collectives insistant sur l’émergence des intérêts communs. Au final, une mise en commun des réponses à ces interrogations amènera le lecteur vers une discussion en lien avec la problématique des détritus orbitaux et leur gestion. À la conclusion de ce mémoire, nous constaterons la présence d’une multitude de structures de coopération et la mise en place de règles et de normes dans un système autrefois anarchique et individuel. C’est donc dire que la perspective libérale prend de plus en plus d’ampleur en tant que type de gouvernance de l’espace extra-atmosphérique

La industria de los dirigibles y su potencial para la logística, el comercio y la atención humanitaria en América Latina y el Caribe

Este documento tiene como objetivo un análisis completo y actualizado de la industria de "airships" o "dirigibles" y su potencial para mejorar la conectividad logística, el comercio y la asistencia humanitaria en América Latina y el Caribe. Esta tecnología se destaca como alternativa de transporte innovadora que representa una posibilidad de optimizar la prestación de servicios de transporte aéreo desde una perspectiva sincromodal y resiliente. En ese sentido, permite mejorar la conectividad y accesibilidad de los servicios logísticos, logrando una mayor integración productiva en cadenas de valor subregionales más competitivas, inclusivas y sostenibles. La solución se destaca como particularmente importante frente a los desafíos logísticos de los Pequeños Estados Insulares en Desarrollo en el Caribe y Asia-Pacífico, y permite mayor asistencia a proyectos de servicios humanitarios y comerciales enfocados en regiones aisladas.Resumen .-- Introducción .-- I. Desafíos de conectividad para la mejora de la movilidad y la logística .-- II. Avances en la tecnología del airship y su integración .-- III. Casos de estudio de la solución airship frente a los desafíos de movilidad y logística .-- IV. Observaciones finales y futuros temas de investigación

Un nouveau modèle d'échange de masse et de quantité de mouvement entre formulation lagrangienne et eulérienne appliqué à une cavité de roulement de moteur d'avion

Résumé La quête de puissance à bas coût de l’industrie aérospatiale pousse les ingénieurs à réduire le volume occupé par les sections chaudes des moteurs d’aéronefs et à améliorer l’efficacité de leur système d’huile. Pour réduire la consommation d’huile sans affecter la gestion de la chaleur du moteur, les ingénieurs ont besoin d’outils numériques performants, précis et fiables, car les conditions d’opération des moteurs sont pratiquement impossibles à reproduire en laboratoire. Les cavités de roulement sont une des zones les plus complexes du système d’huile, car l’huile et l’air, qui s’y retrouvent, sont animés par la rotation des arbres dans un espace confiné. L’écoulement résultant est visuellement similaire à celui d’une machine à laver opérant dix fois plus rapidement qu’à sa vitesse de rotation habituelle. La présence de différentes échelles de structures liquides (gouttelettes, ligaments et film mince) rend la modélisation de l’écoulement particulièrement complexe. Pour réussir à simuler un tel écoulement, un nouvel outil numérique permettant l’interaction entre un écoulement dispersé et un écoulement de film mince en parois a été créé. Quatre objectifs ont été définis et accomplis à partir du code ANSYS Fluent. Le premier objectif consistait à définir une méthode robuste pour modéliser le film d’huile en parois. Le second objectif nécessitait de modéliser les gouttelettes d’huile en circulation dans la cavité de roulement. Les troisièmes et quatrièmes objectifs consistaient à modéliser l’intégration des gouttelettes au film liquide et leur détachement par les forces de cisaillement de l’air en mouvement. Pour réaliser ces objectifs, il a été démontré que les gouttelettes retrouvées dans les cavités de roulement peuvent être approximées par des sphères rigides et que l’évaporation de l’huile peut être négligée. Le premier objectif a été complété en employant le modèle Volume of Fluid (VoF) avec une version modifiée du modèle de turbulenc

Simulation des grandes échelles de tourbillons longitudinaux soumis à une turbulence extérieure intense

Le but de cette thèse est d'étudier le comportement des tourbillons longitudinaux sous l'influence d'une turbulence extérieure. Les travaux portent tout d'abord sur les aspects théoriques concernant les tourbillons qui constituent le sillage des avions. On présente des aspects théoriques des principaux mécanismes d'instabilité qui sont à la base de destruction des tourbillons longitudinaux contrarotatifs. Pour les simulations réalisées on a choisi le logiciel JADIM développé à l'IMFT, adapté pour les Simulations des Grandes Echelles des écoulements turbulents. La validation des méthodes numériques utilisées est réalisée par comparaison entre les résultats théoriques et les résultats obtenus par simulation numérique d'un tourbillon longitudinal solitaire. De même, on a étudié le comportement d'un écoulement perturbé à l'intérieur ou à l'extérieur d'un tourbillon isolé. L'étude de l'effet de la turbulence extérieure sur une paire des tourbillons longitudinaux contrarotatifs a mis en évidence la compétition entre l'instabilité elliptique et l'instabilité de Crow des tourbillons. Par l'étude des interactions d'une paire des tourbillons contrarotatifs au voisinage d'une paroi on a mis en évidence le mécanisme de génération d'une couche de vorticité puis le décollement des tourbillons secondaires. ABSTRACT : The aim of this thesis is to study the behaviour of the longitudinal vortices under the influence of an external turbulence. The theoretical and physical aspects concerning the trailing vortices include some classical vortex models. Here we present the main mechanism of instability of the longitudinal counter rotating vortices. The simulations are made using the JADIM software developed by IMFT and adapted for Large Eddy Simulation (LES) of turbulent flows. The validation of the numerical methods, of the mathematical models and of the software used is made by comparing the theoretical and the numerical results for a single longitudinal vortex in absence of external disturbances. We have studied the separate influence of superimposed perturbations inside and outside of the vortex core and evidenced the differences between both situations. We have studied the effect of an external turbulence on a counter rotating longitudinal vortex pair and observed the competition between elliptical and Crow instability that occurs. The simulation of a vortex pair interacting with a wall has highlighted the basic vorticity generation mechanism in ground effect characterized by secondary vortices interacting with the main vortice

Méthodologie de l'imagerie scientifique à partir de cas issus de techniques photographiques objectives, et un dernier cas contemporain où l'image reprend une liberté. La chronophotographie d'Etienne Jules Marey, la radiologie par les rayons X, l'image photographique détectrice des rayons uraniques et les nanosciences.

This work is an analysis of the methodologies of scientific imagery from photography. I choose to focus on the works of Etienne Jules Marey on chronophotography, on those of G. Haret, A. Dariaux, Jean Quenu and of Jean Quenu, Michel Sempé and Carlos Pavia on radiology, on those of Henri Becquerel on radioactivity discovered by him by using photographic technology, and also on contemporary research in the nanosciences. Methodologies are both methods of visualization and methods of producing images, which enables us to see what is invisible. Movement becomes visible with chonophotography, so do inner-parts of the human body thanks to radiology. Uranic rays can be detected and atoms can be visualized and organized using scanning tunneling microscope. This work also deals with the progress of techniques which made visible in the twentieth century what was invisible before, and gave researchers concrete tools to successfully develop quantum mechanic theory. Scientific imagery also gave researchers concrete tools to verify classical mechanic theories. Scientific images have become essential to applied research and fundamental research.La thèse est une analyse des méthodologies de l’imagerie scientifique issue de la photographie. Elle est fondée sur les travaux en chronophotographie d’Etienne Jules Marey, des atlas de radiologie de G. Haret, A. Dariaux, Jean Quenu, et de Michel Sempé et Carlos Pavia, et des travaux sur la radioactivité qui a été découverte par Henri Becquerel grâce à la technique photographique. Elle se termine par les recherches contemporaines dans le domaine des nanosciences. Les méthodologies sont tout autant des méthodes de visualisation que des méthodes de production d’images, permettant de voir l’invisible ; le mouvement devient visible avec la chronophotographie, l’intérieur du corps le devient avec la radiologie, les rayons uraniques sont détectés, et les atomes sont visualisés et arrangés grâce au microscope à effet tunnel. Il est alors question d’évolution de ces techniques qui ont permis au XXème siècle de rendre visible l’invisible grâce à l’image, ce qui a donné aux chercheurs des éléments concrets pour réussir à construire la théorie de la mécanique quantique. L’imagerie scientifique a aussi donné aux chercheurs des éléments concrets pour vérifier la théorie de la mécanique classique. Les images scientifiques sont donc devenues un élément essentiel de la recherche appliquée et de la recherche fondamentale