Les thèses publiées
| Turbulence dans la nébuleuse solaire primitive et formation du système solaire externe |
| Date de parution : 10/09/2008 |
| Auteur : Franck Hersant Franck.Hersant@obs.u-bordeaux1.fr |
| PHYSIQUE |
| La turbulence est un phénomène physique majeur de la formation du système solaire. Malheureusement, la simulation numérique d'un fluide astrophysique réaliste est hors de portée des meilleurs super-calculateurs actuels. Pour surmonter cet écueil, on a généralement recours à des modèles qui permettent de réduire le nombre de degrés de liberté du problème. Nous avons utilisé une approche traditionnelle, de type champ moyen avec viscosité turbulente, pour identifier les phénomènes physiques directeurs de la formation du système solaire externe. En utilisant le fractionnement isotopique du rapport D/H entre l'eau et l'hydrogène moléculaire, nous avons déterminé avec précision les conditions thermodynamiques sous-jacentes à la formation des comètes et des planètes géantes. En particulier, nous avons pu reproduire les mesures actuelles sur la composition élémentaire des planètes géantes. Cependant, les objets du système solaire externe montrent une grande disparité de compositions qui semble être intimement liée aux fluctuations turbulentes dans la nébuleuse solaire primitive. Ces fluctuations étant explicitement evincées de l'approche traditionnelle, nous devons développer un modèle les prenant en compte. Les fondements théoriques d'un tel modèle ont été définis, puis appliqués à un écoulement cisaillé simple : l'écoulement de Couette plan. |
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| Approche ergonomique des représentations de la tâche pour l'analyse d'utilisations de consignes dans des situations de travail à risques |
| Date de parution : 10/09/2008 |
| Auteur : HELENE VEYRAC helene.veyrac@educagri.fr |
| AUTRES DOMAINES
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| Les consignes sont des aides informationnelles à la réalisation d'une tâche. Les problèmes liés à leur efficacité s'amplifient, ils interrogent l'ergonomie. La recherche en ergonomie présentée dans cette thèse propose de mettre en évidence quelques éléments pour comprendre comment les consignes apportent une aide. Pour ce faire, elle se focalise sur des tâches pour lesquelles on suppose que la fonction d'aide est importante : des tâches rares, dans des situations de travail comportant des risques.
Après avoir proposé une définition des consignes, quelques éléments qui rendent compte de la diversité des consignes sont relevés. Leurs spécificités en situation de travail sont examinées plus en détail. On retient qu'elles sont des aides obligatoires. La définition des consignes et leur caractéristique d'obligation amènent à s'intéresser à la notion de "tâche".
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| Simulation multi-échelles des solides par une approche couplée dynamique moléculaire/éléments finis. De la modélisation à la simulation haute performance |
| Date de parution : 07/09/2008 |
| Auteur : Guillaume ANCIAUX guillaume.anciaux@epfl.ch |
| CHIMIE |
| Cette thèse porte sur l’étude de la simulation des solides par des méthodes de couplage multi-échelles (méthode atomique/continue ACM). Dans ce travail de thèse, nous abordons des modéles mathématiques jusqu’à la réalisation informatique dans un contexte de calculs hautes performances parallèles. Après avoir appelé le fonctionnement des méthodes numériques utilisées dans le cadre de la simulation des solides, tels que la dynamique moléculaire et la mécanique des milieux continus, nous présentons les différentes méthodes de couplage existantes utilisées pour les coupler. Nous considérons la méthode Bridging Method développée par T. Belytschko et S. Xiao qui utilise une zone de recouvrement spatiale entre les deux modèles pour réaliser le couplage des degrès de libertés. Après avoir présenté une modification améliorant la stabilité de cette solution, nous ferons une analyse spectrale d’un cas unidimensionel couplé par cette méthode. Nous présenterons ensuite les techniques informatiques qui ont été mise en place afin de réaliser l’implémentation d’un prototype. La plateforme informatique est basé sur une philosophie de composants des entités logicielles qui autorise, in fine, de coupler les codes génériques dans un environnement logiciel. Notamment on s’intéressera à l’implémentation des routines qui permettent de paralléliser le couplage. Nous présenterons enfin les résultats numériques obtenus sur des cas tests en dimension 2 et 3 pour des cas de propagations d’ondes et de propagation de fissures. |
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| Psychologie Ergonomique de l’Optimisation des Processus Décisionnels |
| Date de parution : 10/09/2008 |
| Auteur : Éric Raufaste raufaste@univ-tlse2.fr |
| AUTRES DOMAINES
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| L’expression « psychologie ergonomique » affirme « un ancrage dans la psychologie et ses différentes branches, sans exclusive : psychologie cognitive, psychologie sociale, psychologie des émotions, etc. » (Grosjean, Raufaste, Giboin, 2003, p. 194). Pour aborder la question de la modélisation des processus qui permettent à un individu d'adapter sa performance aux exigences de son environnement, nous convoquerons aussi les connaissances de diverses sciences cognitives, de l’intelligence artificielle aux neurosciences, en passant par la linguistique.
Le chapitre I présente la méthode que nous avons développée, « l’Analyse Rationnelle des Situations de Travail ». Les valeurs de rationalité y sont définies comme les dimensions de l’activité cognitive sur lesquelles opère l’optimisation. Une exploration empirique en médecine d’urgence est rapportée, au regard notamment des va-leurs de richesse, pertinence et flexibilité. Le chapitre II aborde la question du choix des cadres normatifs utilisables pour la pertinence et la flexibilité. Pour la pertinence, des expériences montrent, dans le diagnostic radiologique, la meilleure plausibilité psychologique de la théorie des possibilités comparée à la théorie des probabilités. Pour la flexibilité, nous présentons le tout premier test d’une axiomatisation du raisonnement non monotone, le système P.
Au niveau descriptif, nos travaux visent à comprendre les processus qui gèrent les valeurs de rationalité. Les chapitres III à VI présentent le développement d’un modèle théorique global des processus qui gèrent les valeurs de richesse (chapitre III), pertinence (chapitres IV et V), et flexibilité (chapitres VI), respectivement. Des expériences menées auprès de radiologues et de médecins urgentistes sont présentées. Les chapitres III et IV sont basés sur les mécanismes associationnistes de notre modèle théorique initial. Le chapitre IV présente des investigations en vue d’intégrer un module affectif dans notre modèle théorique. Trois modèles structuraux y soutiennent la plausibilité de l’heuristique d’affect dans le jugement et la décision. Le chapitre VI constitue une extension de notre modèle théorique général en vue de le rendre capable de rendre compte de la flexibilité. Bien que la flexibilité soit généralement conçue comme l’adaptation de la représentation aux données externes, nous fournissons à la fin de ce chapitre des données sur une autre forme de flexibilité : l’ajustement des données à la représentation.
La partie projet du document commence par un examen critique des travaux présentés dans la partie bilan. La substance du projet est ensuite exposée en trois chapitres. Le premier traite des investigations expérimentales que nous projetons de réaliser. Le deuxième présente nos projets de simulations informatiques. Le troisième et dernier volet est consacré à l’exposé de recherches plus orientées vers la recherche appliquée. |
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| Fluctuations dans les systèmes hors d'équilibre |
| Date de parution : 03/09/2008 |
| Auteur : Sylvain Joubaud sjoubaud@gmail.com |
| PHYSIQUE |
| Les travaux décrits dans cette thèse apportent une contribution à la physique statistique des fluctuations de systèmes portés hors de leur état d'équilibre. Les résultats ont été obtenus sur deux systèmes expérimentaux.
Le premier système est un oscillateur harmonique fluctuant sous l'effet de l'agitation thermique. Ce système est porté par un forçage externe dans deux types d'états hors d'équilibre : un état transitoire et un état stationnaire. Nous mesurons dans ce système modèle les fluctuations du travail injecté, de la chaleur dissipée et de la production d'entropie totale. L'étude statistique de ces fluctuations est réalisée dans le contexte des Théorèmes de Fluctuation. Par la comparaison des résultats expérimentaux et d'un modèle théorique simple, nous donnons une interprétation physique des différents résultats obtenus.
La seconde partie est consacrée à l'étude de la transition de Fréedericksz dans les cristaux liquides. Cette transition est équivalente à une transition de phase du deuxième ordre. Nous proposons une méthode de mesure du paramètre d'ordre de la transition ayant une excellente résolution jusqu'à des fréquences de l'ordre du millihertz. Nous étudions la statistique des fluctuations d'équilibre lorsque le paramètre de contrôle est proche de la valeur critique. La distribution est comparée avec la distribution Gumbel Généralisée et le paramètre de ce modèle est interprété comme un nombre de degrés de liberté effectifs. Ce système est finalement étudié hors d'équilibre lors d'une trempe au point critique accompagné d'un phénomène de vieillissement. |
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| Dynamique d'un fluide dans un cylindre en précession |
| Date de parution : 15/01/2010 |
| Auteur : Romain Lagrange lagrange@irphe.univ-mrs.fr |
| PHYSIQUE |
| Cette thèse est une étude théorique et expérimentale de l'écoulement d'un fluide dans un cylindre en précession. Elle s'inscrit dans le domaine des écoulements tournants et trouve de nombreuses applications en aéronautique (précession des objets volants avec carburant liquide) et géophysique (influence de la précession terrestre sur la dynamique du noyau externe). Pour des nombres de Reynolds modérés, l'écoulement d'un fluide en précession est une rotation solide à laquelle se superposent des ondes appelées modes de Kelvin. Ces ondes deviennent résonnantes lorsque leur fréquence propre est égale à la fréquence de précession. Afin de prédire l'amplitude d'un mode de Kelvin résonnant, une théorie visqueuse et faiblement non-linéaire a été développée puis confirmée expérimentalement. Lorsque le nombre de Reynolds augmente, l'écoulement de base devient instable. Des mesures PIV ont montré que cette instabilité est due à une interaction entre le mode forcé par la précession et deux modes de Kelvin libres. Une analyse linéaire de stabilité basée sur un mécanisme de résonance triadique entre modes de Kelvin permet de prédire correctement le seuil et le taux de croissance de l'instabilité. Cette instabilité est saturée par un mode géostrophique créé par l'interaction non-linéaire et visqueuse des modes de Kelvin libres avec eux même. En accord avec les expériences, une théorie faiblement non-linéaire montre que les amplitudes des modes de Kelvin sont stationnaires ou oscillantes (cycles intermittents) en fonction du nombre de Reynolds. Finalement, le point fixe des équations non-linéaires (système dynamique à quatre degrés de liberté) prédit correctement l'écoulement moyen à l'intérieur du cylindre, même pour des très grands nombres de Reynolds (i.e. Re>50000). |
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| Les optiques adaptatives grand champ : stratégie de correction et validations expérimentales |
| Date de parution : 14/12/2009 |
| Auteur : Anne Costille acostille@gmail.com |
| PHYSIQUE |
| L'Optique Adaptative (OA) permet de corriger en temps-réel les perturbations engendrées par l'atmosphère grâce à l'analyse de la turbulence par un Analyseur de Surface d'Onde (ASO) puis une correction grâce à un Miroir Déformable (MD). L'OA est cependant soumise à deux limitations principales : l'anisoplanétisme et la couverture de ciel. Pour les pallier, les concepts d'OA dits grand champ ont été développés. Ces systèmes permettent de sonder le volume turbulent grâce à l'utilisation de plusieurs ASO pour réaliser une reconstruction tomographique de la turbulence. La correction peut ensuite être appliquée dans une direction spécifique du champ à l'aide d'un MD (système d'OA Tomographique Laser (LTAO)) ou dans un large champ grâce à plusieurs MD (système d'OA MultiConjuguée (MCAO) ou d'OA multi-objet (MOAO)). L'objectif des travaux menés au cours de cette thèse est d'étudier le dimensionnement des systèmes d'OA grand champ et la validation expérimentale de ces concepts en s'intéressant aux problématiques posées par la multi-analyse de surface d'onde, la correction et la commande. Pour cela, un banc de validation expérimentale en OA grand champ, appelé HOMER, a été développé. Son intégration a permis l'étude et la mise en place de procédures de calibration du système, nécessaires à l'obtention de très bonnes performances. Ces calibrations ont notamment été utilisées dans le cadre de l'implantation d'une commande optimale de type Linéaire Quadratique Gaussienne (LQG). Cette commande est particulièrement bien adaptée à l'OA grand champ puisqu'elle permet d'estimer et de prédire le volume turbulent grâce à des a priori spatiaux et temporels sur la turbulence, puis d'appliquer la correction sur les MD en optimisant la correction dans un champ donné. Cette commande, qui jusqu'à présent n'avait fait que l'objet d'une étude numérique en OA grand champ, a été mise en oeuvre sur HOMER pour des configurations de MCAO et de LTAO. Nous avons mis en évidence le gain apporté par cette commande comparée à une solution plus classique réalisant une reconstruction moindres carrés associée à un contrôleur intégrateur. Ces travaux constituent les premiers résultats expérimentaux obtenus grâce à l'implantation d'une commande LQG en OA grand champ ainsi qu'en LTAO boucle fermée. Nous avons ainsi débuté une étude de la robustesse de la commande LQG aux erreurs de modèles. Ces études expérimentales ont en outre été complétées par des études théoriques sur le dimensionnement de systèmes d'OA grand champ et le dimensionnement des MD pour répondre aux problématiques posées par ces nouveaux concepts d'OA. |
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| Contributions à l'analyse formelle et au diagnostic à partir de réseaux de Petri colorés avec l'accessibilité arrière |
| Date de parution : 18/12/2009 |
| Auteur : Mohamed Bouali boualimo@hds.utc.fr |
| MÉCANIQUE |
| Le développement rapide des systèmes embarqués et les exigences croissantes auxquelles ils sont soumis créent un besoin de techniques innovantes en terme de conception, de vérification et de validation. Les méthodes formelles fournissent des approches intéressantes à la conception de ces systèmes, notamment pour des études de sûreté de fonctionnement (SdF). Le formalisme choisi est basé sur les Réseaux de Petri Colorés (RdPC). L'avantage de ces modèles, en plus d'être très expressifs et formels, est qu'ils permettent d'exprimer le double caractère des systèmes étudiés : statique et dynamique. Le défi relevé par cette thèse est d'utiliser des modèles établis, décrivant l'architecture et/ou le comportement de systèmes, pour en extraire des informations de SdF en général et de diagnostic de défaillances en particulier. L'approche proposée est une analyse structurelle par accessibilité arrière de RdPC. Elle peut être décomposée en deux parties. La première consiste en la proposition d'un outil pour réaliser cette analyse : le RdPC inverse. Il est obtenu grâce à l'application de transformations structurelles sur le RdPC original. La seconde partie est la mise en \oe uvre de l'analyse. Cette partie requiert des mécanismes complémentaires dont le plus important est l'enrichissement du marquage. L'approche proposée est étudiée de deux points de vue complémentaires : algorithmique et théorique. Le point de vue algorithmique consiste à proposer des modèles de transformations pour l'inversion des RdPC et la mise en \oe uvre de l'analyse. L'aspect théorique vise à offrir une base formelle à l'approche en appliquant deux méthodes (l'algèbre linéaire et la logique linéaire) pour prouver notre approche. |
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| Conception et alimentation électronique des machines à réluctance variable à double saillance |
| Date de parution : 16/01/2010 |
| Auteur : Bernard Multon bernard.multon@bretagne.ens-cachan.fr |
| ÉLECTRONIQUE |
| Ce travail synthétise les travaux menés de 1983 à 1994 sur les machines à réluctance variable. Ils concernent leur conception intégrant les contraintes de l'électronique de puissance et leurs capteurs d'autopilotage. Ces travaux ont été associés à plusieurs réalisations de prototypes allant de la dizaine de watts à plusieurs dizaines de kilowatts. Le mémoire inclut également le CV de l'auteur et une chapitre historique concernant les machines électriques. |
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| électro-production d'hydrogène et mécanisme catalytique |
| Date de parution : 14/01/2010 |
| Auteur : Sigolène Canaguier scanaguier@hotmail.fr |
| CHIMIE |
| Les hydrogénases NiFe sont des métalloenzymes capables de catalyser efficacement la production et l'oxydation du dihydrogène à des potentiels proches de l'équilibre thermodynamique. Leur site actif est constitué d'un complexe hétérobimétallique comportant un atome de nickel en environnement soufré relié par deux ponts thiolates à un motif organométallique fer-cyano-carbonyle. Afin d'obtenir des catalyseurs de production d'hydrogène alternatifs au platine actuellement utilisé dans les électrolyseurs et pour approfondir la compréhension du mécanisme catalytique de l'enzyme, nous avons élaboré plusieurs modèles de faible poids moléculaire inspirés de la structure du site actif de ces enzymes : il s'agit de complexes dinucléaires possédant le motif papillon Ni(µ-S2)M (M= Ru, Mn et Fe). Les propriétés électrocatalytiques de ces composés ont été évaluées : ils s'avèrent tous actifs en production d'hydrogène. La modification de la densité électronique et de l'encombrement stérique au niveau du centre ruthénium des complexes Ni-Ru synthétisés a permis d'optimiser les performances de ces catalyseurs en termes de stabilité, de vitesse de catalyse et de surtension. Une étude mécanistique du cycle catalytique des complexes Ni-Ru a également été menée : en combinant mesures électrochimiques et calculs théoriques (DFT), elle a permis de proposer un intermédiaire catalytique hydrure de nature pontante entre les deux métaux Ni et Ru. Enfin, le complexe dinucléaire Ni-Fe synthétisé constitue l'un des premiers modèles à la fois structural et fonctionnel des hydrogénases NiFe. |
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