Certains procédés d'électrolyse industriels, comme ceux de production de fluor et d'aluminium, génèrent du gaz sur des électrodes peu mouillées par l'électrolyte. Dans ces procédés, la convection est en grande partie induite par le mouvement des bulles. Le temps de résidence du gaz n'étant pas maitrisé, la modélisation de ces électrolyses se heurte à de nombreux défis. Ce travail propose un état des connaissances nécessaires à la modélisation de ce type de cellules. Après avoir mis au point une méthode permettant de réaliser des électrodes fortement hydrophobes, nous avons étudié le dégagement gazeux que celles-ci produisent. Nous avons observé que les bulles qui s'y forment croissent par coalescence et ce phénomène affecte la vitesse de croissance et la taille au détachement. Par la suite, nous avons démontré qu'en localisant le dépôt hydrophobe il est possible d'obtenir une population de bulles dont le nombre, la taille et la position sont maitrisés. Nous avons constaté que l'émission acoustique est un outil efficace pour mesurer, sans observation visuelle, la taille et la vitesse d'ascension des bulles produites par électrolyse. La fréquence la plus énergétique du spectre des salves d'émission acoustique des cellules d'électrolyse produisant du gaz permet, quand la fraction volumique de gaz est faible, de mesurer la taille de toutes les bulles dans la cellule. Quand les bulles sont nombreuses et denses, cette même fréquence est liée aux dimensions de la cellule, à la densité de courant, à la taille des bulles et à la fraction volumique en gaz dans le panache. Nous avons proposé une explication à cette observation basée sur l'hypothèse d'un couplage acoustique des bulles. En l'absence d'agitation vigoureuse, l'activité acoustique d'une cellule d'électrolyse produisant des bulles traduit l'importance du transport de matière aux électrodes. La mesure de la répartition de la densité de courant par la méthode des électrodes segmentées dans une cellule en convection libre a été réalisée. Cette étude a été menée dans le but de tester un outil de simulation numérique des cellules d'électrolyse produisant du gaz. L'effet de la mouillabilité de l'électrode sur la répartition du courant a été évalué. / Molten salts electrochemical processes, like fluorine and aluminium production processes produce bubbles on electrodes slightly wetted by an electrolyte. In those cells, the electrolyte convection is mainly induced by the motion of bubbles. Then, the residence time of gas is not under control and the modelling of such electrolysis still faces many challenges. This work begins with a collection of the information required to model gas-producing cells. We developed an electrochemical composite coating technique to achieve the production of highly hydrophobic electrodes. Then we studied the gas evolution obtained with these electrodes, we observed that coalescences determines the bubbles growth rate and sizes at detachment. When the hydrophobic deposit is local, it is possible to obtain a bubble population whose number, size and position are controlled. We found that the acoustic emission is an effective tool to measure the size and rising speed of bubbles produced by electrolysis without having to observe them visually. When the volume fraction of gas is low, the most energetic frequency of the spectrum of acoustic emission bursts allows measuring the size of all bubbles in the cell. When bubbles are numerous, the most energetic frequency of the acoustic emission spectrum is related to the dimensions of the cell, current density, sizes of the bubbles and gas volume fraction in the plume. We have proposed an explanation for this observation based on the assumption of an acoustic coupling of the bubbles. When bubbles are produced, the acoustic activity of an electrolysis cell is correlated with the mass transport at electrodes. We propose a set of measurements of the distribution of current density at the electrodes in a cell with electrolyte free convection. These measurements have been carried out to benchmark a numerical simulation tool. The effect of the wettability of the electrode on the current distribution was evaluated.

Ce projet de maîtrise met en avant une étude du suivi et de la prédiction de l’endommagement dans des structures composites à fibres de carbone tissées soumises à des efforts de fatigue tension-tension par le biais de deux méthodes de détection non-destructives que sont l’émission acoustique (AE) et la corrélation d’image (DIC). L’émission acoustique se présente comme une méthode unique permettant le suivi en continu des phénomènes microscopiques d’endommagement apparaissant dans le matériau, alors que la corrélation d’image permet un accès en temps réel au champ de déformation et par conséquent aux effets macroscopiques de cet endommagement sur les propriétés du matériau. Le croisement des résultats obtenus à partir de ces deux méthodes améliore la fiabilité et la validité des hypothèses réalisées. L’approche utilisée permet d’établir des courbes de durée de vie du matériau prenant en compte la propagation du défaut artificiel intégré et propose un modèle d’endommagement dans la lignée des modèles phénoménologiques existants. Dans un premier temps, le contexte de l’étude est introduit ainsi que les objectifs détaillés de ce projet. L’importance d’établir des modèles de prédiction de durée de vie en fatigue pour les structures composites est mise en avant. La deuxième partie de ce rapport a pour but de réaliser un état de l’art exhaustif sur les différents domaines touchés par ce projet de recherche. On y retrouve une analyse des mécanismes d’endommagement se développant dans les matériaux composites unidirectionnels et tissés ainsi qu’une présentation des différentes méthodes de modélisation de l’endommagement ayant été développées. Les approches par éléments finis permettant de modéliser l’initiation et la propagation de fissures macroscopiques dans les composites sont ensuite présentées, avant de finalement proposer une revue du domaine de monitorage de l’état de santé des structures, et plus particulièrement l’émission acoustique et la corrélation d’image. Ensuite, le récapitulatif des travaux de recherche réalisés est illustré sous forme d’article dans la troisième partie. Des essais statiques de traction ont d’abord permis d’établir les gammes de charge à utiliser pour les essais de fatigue. Ces mêmes essais de fatigue tension-tension ont été menés à différents chargements à l’aide d’un suivi en continu par émission acoustique et corrélation d’image afin de mettre en évidence l’accumulation des mécanismes d’endommagement. Des courbes de durée de vie représentant l’apparition de ces différents mécanismes d’endommagement ainsi que la rupture totale ont pu être proposées. L’observation du paramètre mécanique de rigidité a finalement permis d’établir une approche de modélisation de l’endommagement par le biais d’une variable d’endommagement dans le lignée des modèles phénoménologiques existants.

Ce travail présente une approche de prédiction de l’initiation de l’endommagement en fatigue au sein d’un matériau composite à renfort tissé comportant un défaut artificiel entre ses couches. Une technique de surveillance qui est l’émission acoustique est utilisée afin d’enregistrer l’historique de l’endommagement que subit le matériau durant l’essai. L’exploitation des données de l’émission acoustique va permettre de générer des courbes de fatigue et d’établir un modèle de prédiction du début de l’endommagement autour du défaut. Le mémoire va présenter dans son premier chapitre une vue globale sur les motivations et objectifs ainsi que les défis soulevés par ce projet de recherche. On y expose aussi l’importance d’avoir un modèle de prédiction de l’initiation en fatigue de l’endommagement globalement et de la délamination plus particulièrement au sein d’un composite ayant un défaut artificiel. Le deuxième et le troisième chapitre constituent l’état de l’art du sujet contenant les outils et informations utiles pour l’établissement de l’approche de prédiction. Le deuxième chapitre contient des notions sur les modes d’endommagement en fatigue des composites tissés et sur la mécanique de la rupture ainsi que les résultats des travaux de modélisation numérique par Ansys APDL. L’émission acoustique (EA) est mise en avant dans le troisième chapitre comme étant une technique de surveillance de l’état de santé des structures en fonctionnement. Les différents aspects de l’émission acoustique y seront détaillés. D’abord, les notions préliminaires de propagation des ondes de Lamb dans les plaques composites minces seront traitées suivies des méthodes de traitement des données EA pour la séparation entre les mécanismes de rupture. Ensuite, un paragraphe sera consacré pour la localisation des sources d’endommagement générant des ondes d’émission acoustique. Les résultats et la méthodologie utilisée pour la génération des courbes de dispersion du matériau testé seront décrits aussi dans le troisième chapitre. Les résultats des essais mécaniques réalisés, l’établissement des courbes de durée de vie en fatigue et d’initiation de l’endommagement par émission acoustique et la méthode de filtrage de données EA proposée, seront présentés sous forme d’un article scientifique dans le quatrième chapitre. Le choix des capteurs EA ainsi que les différents essais de calibration du dispositif feront l’objet du cinquième chapitre.

Un nanofil de carbure de silicium encastré à une de ses extrémités permet d'obtenir un résonateur mécanique réalisant un système modèle de poutre vibrante dans des régimes d'oscillation linéaire et non-linéaire. Les faibles masses et raideurs mécaniques des nanofils utilisés donnent lieu à une description des résonateurs où les forces électriques capacitives sont significatives. Si l'accordage en fréquence des résonateurs micro et nanométriques est une propriété usuelle liée aux forces électriques statiques, il sera montré que l'effet du couplage électromécanique dynamique introduit une dissipation associée aux courants électriques résultants de la vibration mécanique. Le rôle central du couplage électromécanique est mis en avant pour l'obtention d'un régime d'auto-oscillation. Lorsque le résonateur est parcouru par un courant d'émission de champ, une mise en vibration spontanée du résonateur autour de sa position d'équilibre est observée. L'introduction d'une excitation électrique alternative permet l'étude d'un régime de synchronisation externe où la dynamique de la phase de l'auto-oscillateur forcé présente un comportement remarquablement riche / When one end of a silicon carbide nanowire is clamped on a support, a mechanical resonator is obtained to achieve a model system of vibrating beam. The low weight and stiffness associated with mechanical dimensions of the micro and nanoscale wires lead to a regime where the capacitive electrical forces are significant for the dynamics of such resonators. If the frequency tuning of micro and nanoscale resonators is a usual property related to the static electrical forces, the effect of electromechanical dynamical coupling will also be considered to introduce a mechanical dissipation associated with electric currents driven by the vibration. The central role of the electromechanical coupling is put forward to obtain a self-oscillation regime. When the resonator is flowed by a field emission current, a spontaneous oscillation of the resonator around its equilibrium position is observed. The introduction of an electrical excitation allows the study of an external synchronization regime where the phase dynamics has a remarkable rich behavior

Ces travaux de thèse se sont concentrés sur le développement, l'implémentation et l'application de différents types de méthodes quantiques prenant la corrélation électronique en compte, dans le but de fournir des outils performants pour la description de systèmes moléculaires à l'état fondamental et excité. La méthode dite DMRG (Density Matrix Renormalization Group) a été étudiée et un logiciel correspondant a été développé en FORTRAN. Cette méthode permet de limiter le nombre d'états électroniques à prendre en compte, ce qui fait gagner du temps de calcul, tout en assurant une précision des résultats du même ordre que celle fournie par les toutes meilleures méthodes post-Hartree-Fock actuelles. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons utilisé une autre méthode : la DFT (Density Functional Theory). Une étude théorique a été effectuée sur deux fonctionnelles à séparation de portée (HISS-A et -B) afin d'évaluer dans quelle mesure ces fonctionnelles, développées au départ pour l'étude des systèmes métalliques, pouvaient être appliquées à la description de l'état fondamental et excité de systèmes moléculaires hautement conjugués. Nous avons également utilisé la DFT afin de modéliser et rationaliser le comportement photo-physique d'un composé moléculaire présentant une émission dite " duale ". Nous avons pu ainsi caractériser le comportement complexe de la molécule à l'état excité et expliquer les résultats surprenants qui avaient été observés, en particulier au niveau des spectres d'émission UV et d'excitation de fluorescence. Le phénomène d'émission duale observé a ainsi pu être lié à la présence d'un degré de liberté conformationnel important de la molécule. / In the last few years, a lot of energy has been put forward in the area of quantum chemistry to develop new methods, or to improve existing methods, that are able to describe very precisely the electronic structure of molecular systems. In this manuscript, a precise overview of such a method (namely the Density Matrix Renormalization Group, DMRG method) is given. A software able to carry out DMRG calculations has indeed been developed from scratch in the laboratory during this thesis. This method can be seen as a post-Hartree-Fock method, in which only the electronic states that are relevant for the correct description of the molecule are kept. In this way, the computational cost remains acceptable, and the results are in line with those given by "exact" methods such as full-CI. Density Functional Theory (DFT) has also been investigated in this work. DFT and TD-DFT calculations have indeed also been carried out. The performances of two middle-range-separated functionals, namely HISS-A and HISS-B, to describe electronic transitions in conjugated molecules have been probed in a theory vs. theory study. Those functionals, which had been first developed for the study of metals, show to be adequate for the correct description of electronic excitations of chromophores and of push-pull molecules. Optical properties of a dual emittor have also been studied using TD-DFT. The dual emission of this molecule has been shown to stem from the presence of two distinct emissive states, respectively of Intramolecular Charge Transfer (ICT) and locally excited (LE) nature. TD-DFT has allowed us to link those two emissive states to two different conformations of the molecule.

Les connaissances sur l'origine de Radio Halos (RHs), sources radio diffuses de faible brillance de surface observées aux échelles des Mpc dans les amas de galaxies massives, ont progressé vers un consensus général au cours des dernières années. Le scénario généralement accepté pour le mécanisme responsable de ce type d'émission diffuse est la ré-accélération des électrons relativistes par les turbulence générées au cours de la coalescence entre amas. Dans ce cadre, les modèles prévoient une fraction plus importante de RHs dans intervalle z = 0.3-0.4. Cependant, les observations radio des amas de galaxies dans ce régime de redshift sont encore limitées. Le projet MACS-Planck Radio Halo Cluster Project vise à explorer l'origine des RHs, ainsi que leur lien avec l'état dynamique des systèmes hôtes, en explorant une gamme de redshift plus élevée par rapport aux études précédentes. Dans cette thèse, je présente les données publiées du sous-échantillon ATCA du projet et les perspectives pour les travaux futurs. / The knowledge on the origin of Radio Halos (Rhs), Mpc-scale low surface brightness diffuse radio emission observed in massive galaxy clusters, has moved towards a general consensus on the recent years. The generally accepted scenario for the mechanism responsible of this kind of diffuse emission is the re-acceleration of relativistic electrons by the turbulence generated in cluster mergers. On this framework, it is expected from models that a larger fraction of RH occurrence may appear at z=0.3-0.4. However, radio observations of galaxy clusters in this redshift regime are still limited. The MACS-Planck Radio Halo Cluster Project has the aim of exploring the origin and occurrence of RHs, as well as their connection with the dynamical state of the host systems by exploring a higher redshift range than previous studies. In this thesis, I present the published data of the ATCA subsample of the project and prospects for the future work.

Afin de maintenir une bonne qualité de l’électricité, les gestionnaires de réseaux doivent maintenir les niveaux de tension harmonique en-dessous de certaines limites spécifiées dans les normes. Les niveaux de tension harmonique résultent des équipements non-linéaires présents dans les installations, qui injectent des courants harmoniques sur le réseau.Dans ce but, une solution consiste à appliquer des limites d’émission à ces installations. Les gestionnaires de réseaux ont besoin pour cela d’un indicateur fiable pour évaluer le niveau d’émission harmonique d’une installation.Dans ce cadre, nous nous sommes tout d’abord intéressés aux différentes méthodes existantes, que nous avons appliqué sur des cas de réseaux simplifiés afin de les évaluer sur plusieurs critères. Nous avons ainsi identifié dans un premier temps les définitions qui répondent le mieux à notre besoin ainsi que leurs limites restectives. Dans un deuxième temps, nous avons amélioré une des définitions retenues en proposant une nouvelle solution : la définition “quatre quadrants”.Cette nouvelle définition permet d’évaluer le courant harmonique émis par une installation sur le réseau en se basant sur les mesures de la tension et du courant au point de livraison de l’installation. Son principal intérêt par rapport aux méthodes existantes est de mieux identifier les installations moyennement perturbatrices sur le réseau. Ce point a été validé en simulation sur un réseau dérivé du benchmark CIGRE. / In order to maintain good power quality, Distribution Systems Operators (DSOs) must keep harmonic voltage levels under limits specified in standards. These harmonic voltages result from non-linear equipment connected in installations, which inject harmonic currents into networks.A possible solution to solve this problem consists to implement emission limits per installation. In order to apply these limits, DSOs need to have an accurate and reliable indicator to assess the harmonic emission of an installation.In this context, we studied different methods from the literature. We implemented each of them on several simplified distribution networks in order to evaluate them on several criteria. First, we identified the most interesting definitions from the literature, and emphasized their respective theorical limits. Then, we improved one of these definitions by proposing a new solution: the “four-quadrants” definition.This new definition is able to assess the harmonic current injected by an installation into the network by using current and voltage measurements at the point of common coupling of this installation. Its main advantage in comparison to other methods is a better detection of “medium” disturbing installations over the network. This advantage has been confirmed by implementing the proposed solution in simulation on a distribution network derived from the CIGRE benchmark.

Le passage à l’âge adulte, à partir de la seconde modernité qui commence dans les années 1960, voit émerger toutes sortes de nouvelles pratiques par lesquelles les adolescents accèdent à la vie adulte. Par contre, les jeunes ne se sont jamais sentis aussi seuls, délaissés et abandonnés par leurs aînés. Ils doivent dorénavant prendre l’initiative, lorsque le temps est venu, de découvrir toutes les grandes questions de l’existence humaine. Ce mémoire porte sur la série jeune 13 Reasons Why réalisé par Brian Yorkey en 2017. Nous avons choisi cette série parce qu’elle aborde un nombre incroyable de thèmes initiatiques propres à la culture jeune. Ce sont des thèmes très importants dans le processus de passage à l’âge adulte des jeunes d’aujourd’hui. Les thèmes initiatiques présents dans cette série leur permettent d’approfondir leur compréhension des rapports qu’ils ont avec eux-mêmes, autrui et le monde. Nous avons utilisé une approche socio-anthropologique pour analyser la série jeune 13 Reasons Why. Cette approche nous a fourni des concepts clés pour mettre en lumière la richesse des thèmes initiatiques de cette série. Ceux-ci pourront être utilisés pour l’enseignement de cours pour le niveau secondaire du Programme Éthique et culture religieuse (ÉCR).

Depuis Platon, l'Atlantide n'a pas cessé de fasciner et a toujours représenté un terrain fertile pour l'imaginaire. Le mythe a été repris, recomposé et remodelé de multiples manières, de la théosophie de Mme Blavatsky jusqu'aux spiritualités contemporaines. Ce n'est donc pas un hasard si la télésérie Stargate Atlantis s'en inspire directement en l'adaptant à la mentalité d'aujourd'hui. On y raconte qu'il y a 10 000 ans, les Anciens auraient quitté l'Atlantide pour revenir sur Terre. La menace d'un ennemi en surnombre les aurait forcés à submerger la Cité et à quitter la planète sur laquelle elle se trouvait. Cette série constitue bien plus qu'une histoire de science-fiction. Le thème de l'Atlantide s'y trouve transformé, complètement remodelé, pour être en mesure de véhiculer des valeurs spirituelles qui sont celles de tous ceux qui sont à nouveau fascinés par les aventures extraordinaires des héros de cette série.

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