L’effacement des plans d’eau (petits ou grands) du continuum hydrographique est le nouveau dogme français lié à l’interprétation de la Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE-2000) dans la Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques (LEMA-2006). En effet, cette stratégie se base sur des idées ne reposant sur aucune mesure exacte de l’influence des plans d’eau, supposée néfaste, sur la quantité d’eau s’écoulant dans les réseaux hydrographiques aval. Face à ce paradoxe notable entre réglementation appliquée et absence de mesures directes de l'évaporation des étangs de France métropolitaine, il apparaît un double besoin, tant en géographie fondamentale qu’en recherche appliquée, pour une étude détaillée sur l'évaporation et le bilan hydrologique des étangs.Sur le plan méthodologique, cette étude montre que le bac flottant en plastique transparent est l’outil le plus à même de mesurer l'évaporation des étangs. Sur le plan conceptuel, le travail intensif de terrain a conduit à établir une nouvelle formule empirique ''Aldomany'' qui peut fournir des estimations fiables de l'évaporation des plans d'eau peu profonds à l'échelle annuelle, mensuelle et journalière en utilisant seulement des données météorologiques facilement accessibles. Dans une optique de gestion, cette étude montre que la perte en eau provoquée par un étang s’apparente à celle d’une chênaie de même superficie et que les propos à charge tenus contre les étangs méritent d’être nuancés, les étangs de la Brenne étant bien en partie responsables de l'étiage estival de la Claise, alors que les étangs limousins jouent un rôle plutôt positif en assurant un bon débit estival du réseau hydrographique de cette région. / The erasure of water bodies (large or small) of the hydrographic continuum is the new French dogma related to the interpretation of the European Water Framework Directive (WFD-2000) in the Water and Environment Act (LEMA-2006). In fact, this strategy is based on ideas that are not based on any exact measure of the influence of the supposedly harmful water bodies on the amount of water flowing into the downstream hydrographic networks. In view of this remarkable paradox between applied regulation and the absence of direct measurements of the evaporation of metropolitan France's ponds, there appears to be a dual need in both basic geography and applied research for a detailed study on evaporation and the water balance of ponds.Methodologically, this study shows that the evaporation floating pan constructed of transparent plastic is the most suitable tool for measuring the evaporation of ponds. Conceptually, intensive field work has led to the development of a new empirical formula ''Aldomany'' that can provide reliable estimates of the evaporation of shallow water bodies at on an annual, monthly and daily basis using only readily available meteorological data. From a management perspective, this study shows that the loss of water caused by apond is similar to that of an oak has the same area and that the statements against the ponds should bere considered, the ponds of La Brenne being partly responsible for the summer low water of the Claise,while the Limousin's ponds play a rather positive role in ensuring a good summer flow of the hydrographic network of this region.

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit ont porté sur l’élaboration et la caractérisation de poudres propulsives à sensibilités réduites. Ceci a été effectué par l’utilisation de matériaux énergétiques relativement insensibles ainsi que par l’emploi du procédé de Spray Evaporation Flash (SFE). Ce dernier a permis d’obtenir des poudres nanostructurées de composition ternaire. La caractérisation de ces poudres propulsives par spectroscopie Raman a permis de mettre en évidence le mécanisme de plastification de la nitrocellulose par les plastifiants employés. Des analyses de microscopie électronique à balayage ont été menées pour étudier la granulométrie de ces échantillons. Leur caractérisation par diffraction des rayons X a permis d’étudier leur structure et leur cristallisation. Des mesures de calorimétrie différentielle à balayage, des essais de tirs en tubes et en bombe manométrique, ainsi que des mesures de sensibilités à divers types de sollicitations, ont permis de montrer que les poudres obtenues sont particulièrement insensibles. / The PhD thesis presented in this manuscript focused on the elaboration and characterization of propellants with reduced sensitivities. This was accomplished by the use of relatively insensitive energetic materials, in conjunction with the application of the Spray Flash Evaporation (SFE) process. The latter made it possible to obtain nanostructured propellants of ternary composition.The characterization of these propellants by Raman spectroscopy revealed the mechanisms ruling the plasticization of nitrocellulose by the plasticizers used. Scanning electron microscopy analyzes were conducted to determine the particle size of these samples. Their characterization by X-ray diffraction allowed to study their structure and their crystallization. These propellants were shown to be particularly insensitive through analyses by differential scanning calorimetry,pyrotechnic tests in tubes and manometric vessels as well as sensitivity measurements to various types of solicitations.

L’application aux procédés agroalimentaires des approches d'écoconception combinant modélisation et optimisation multiobjectif est freinée par un manque de modèles de procédé intégrant les caractéristiques du produit. Ce travail consiste à développer un cadre méthodologique d'écoconception de procédés agroalimentaires combinant modélisation et optimisation, avec pour support l'exemple du procédé d'évaporation du lait. Le procédé est modélisé à l’aide d’un simulateur de procédés commercial, auquel sont intégrés des modèles de propriétés du produit et de coefficient d'échange sélectionnés dans la littérature. Le nettoyage est pris en compte à l’aide d’un outil de calcul des inventaires d'une séquence de nettoyage en place. Des critères économiques et environnementaux sont calculés pour analyser les solutions de conception du procédé.L'optimisation multiobjectif est réalisée à l'aide d'un algorithme génétique, et une méthode d'aide à la décision permet d'identifier les meilleures solutions de compromis. Les potentialités du cadre méthodologique sont illustrées dans trois études d’écoconception. Les perspectives de ce travail portent sur l’écoconception de la production de poudre de lait incluant des opérations à membranes et du séchage, l’utilisation de méthodes d’intégration énergétique, et la prise en compte de la qualité du produit.L'optimisation multiobjectif est réalisée à l'aide d'un algorithme génétique, et une méthode d'aide à la décision permet d'identifier les meilleures solutions de compromis. Les potentialités du cadre méthodologique sont illustrées dans tro / The application of eco-design approaches to food processes is yet hampered by a lack of process models which incorporate product attributes. This thesis consists in developing a methodological framework for the eco-design of food processes, which combines simulation and multiobjective optimisation. This development is supported by the example of the evaporation of milk. The process is modelled with a commercial process simulator, to which property models of the product and heat transfer coefficient models, selected from the literature, are integrated. Cleaning is taken into account with a simplified tool for the calculation of the inventories of a cleaning-in-place sequence.Economic and environmental criteria are computed, so as to analyse the different design solutions. Multiobjective optimisation is carried out with a genetic algorithm, and a multicriteria decision-making method identifies the solutions which offer the best compromise. The potential of the framework is demonstrated through three eco-design studies. This work paves the way for the eco-design of the milk powder production including membrane operations and drying, the use of energy integration methods, and the integration of product quality.

Cette thèse étudie l'évaporation et l'humidité du sol, deux paramètres clefs du cycle hydrologique et du système climatique.L'évaporation potentielle (ETP) est un paramètre clef pour les modèles hydrologiques et agronomiques qui décrit les interactions entre la surface et l'atmosphère. Il constitue la base des estimations de l'évaporation réelle. Nous avons évalué, à l'échelle globale et pour le climat actuel ainsi que pour les changements attendus, des estimations de l'ETP basées sur des principes physiques ainsi que des approches empiriques. La méthode d'estimation du flux potentiel conseillée par la Food and Agriculture Organization (FAO) montre une sous évaluation par rapport au schéma de surface, ce qui a pu être relié à certaines hypothèses faites. Ceci implique aussi une sensibilité plus faible au changement climatique de la formulation proposée par la FAO. Nous avons aussi constaté que les méthodes empiriques ne représentent pas correctement l'impact du changement climatique sur l'ETP.L'humidité du sol est analysée du point de vue de la température de brillance en Bande-L (TB). Cette mesure du rayonnement émis par la surface dans une bande spectrale sensible à l'eau dans les premiers centimètres du sol, constitue une des pistes pour l'estimation de l'humidité de surface depuis l'espace. Des mesures de TB ont été comparées, au dessus de la Péninsule Ibérique, à des données simulées par deux schémas de surface. Un bon accord a été trouvé entre les observations et les simulations sur l'évolution temporelle des signaux. Par contre, les structures spatiales peuvent être très différentes au cours de l'automne et l'hiver à cause de cycles annuels très contrastés. / This thesis deals with the study of evaporation and soil moisture, t wo main parameters of the hydrological cycle, and thus the climate system. First, potential evaporation (ET P ) is analysed. It is an important input to hydrological and agronomic models, key to describe the interactions between the surface e and the atmosphere, and the basis of most of the estimations of actual evapora tion. Physically-based and empirical methods to estimate ET P are evaluated, at a global scale, under current climate conditions and in a changing climate. The former methods correspond to those implemented in land surface models (LSM) and the Food and Agriculture Organization (F AO) reference evapotranspiration equation. The assumptions made in FAO's method underest imate ET P if compared to LSM methods. They also result in a lower sensitive ty of ET P to climate change. In addition, empirical equations are not able to reproduce the impact of climate change on ET P if compared to that from LSM methods. Soil moisture is the second aim of this thesis. It is treated t hrough the analysis of brightness temperatures (TB). These are a measure of the radiation emitted by the surface , and thus an optimum parameter to use in remote sensing techniques for soi l moisture retrieval. Measured TB from the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission are compared, over the Iberian Peninsula, to two sets of TB modelled estimates from two LSM. There is a good agreement in the temporal evolution between them. However, discrepancy es are found regarding the spatial structures, which become more evident during fall and winter and are mainly explained by differences in the annual cycle of measured and modelled TB.

Dans cette thèse, la croissance des couches minces de Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) a été optimisée et étudiée systématiquement. Une étude de calibration de la température du substrat à l'aide d'une caméra infrarouge a été effectuée. La mise au point et l'optimisation d'un procédé en 3 étapes sur un nouveau réacteur de co-évaporation a permis la réalisation de cellules solaires avec un rendement de 16,7 % sans couche antireflet. La clé de ce développement a été le contrôle du gradient de Ga. Les inhomogénéités ont été caractérisées par une nouvelle approche basée sur le décapage chimique de l'absorbeur. Des caractérisations ex situ à différentes étapes de la croissance ont révélé l'importance des phases intermédiaires sur les mécanismes de croissance, le gradient de composition en profondeur et la morphologie des couches. L'interface absorbeur/couche tampon a été étudiée en variant la composition en surface du CIGS pour des couches tampons de CdS et Zn(S,O). Il a été montré qu'une adaptation de la composition en surface est favorable pour le remplacement de la couche tampon de CdS par Zn(S,O). Des rendements équivalents ont été obtenus pour ces deux matériaux si ils sont combinés avec la composition da Ga optimale correspondante. Des mesures courant-tension à basse température indiquent une position de la bande de condition plus basse que celle trouvée dans la littérature. Pour une optimisation ultérieure de nos cellules solaires vers et au-delà de 20 % de rendement, trois axes sont proposées : L'optimisation de la finalisation de l'absorbeur, la réduction de l'absorption par la couche tampon et l'incorporation de potassium ayant des effets positifs sur les propriétés du CIGS. / In this thesis the growth of Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin films by co-evaporation has been optimised and studied systematically. Being a key parameter, the substrate temperature has been calibrated with an infrared camera. The set-up and optimisation of a three-stage process at a new co-evaporation reactor has led to cell efficiencies up to 16.7 % without anti-reflection coating. The key for this achievement was the control of the Ga gradient. In depth inhomogeneities have been characterised by a novel method based on chemical etching of the absorber layer. Break-off experiments during the 3-stage process unveiled the importance of precursor and intermediate phases on growth mechanisms, in-depth compositional gradients and film morphology. The absorber/buffer layer interface has been investigated by varying the CIGS surface composition for solar cells both with a CdS and a Zn(O,S)-based buffer layer. It has been shown that an adaptation of the CIGS surface composition is beneficial for the replacement of the CdS by a Zn(O,S) buffer layer. Equivalent efficiencies can be achieved with the two buffer layers if each of them is combined with the corresponding optimal interface Ga composition. Low temperature current-voltage measurements indicate a lower conduction band offset at the CIGS/Zn(O,S) buffer layer as reported in the literature. For the further optimisation of our CIGS devices towards 20 % and beyond three routes are proposed: the optimisation of the absorber layer deposition finalisation, the reduction of detrimental absorption in the buffer layer (larger band gap or thinner buffer) and the incorporation of potassium which has beneficial effects on CIGS.

Afin de mieux comprendre la stabilité des mousses de verre, des expériences à l'échelle d'une bulle et d'un film vertical sont réalisées pour différentes composition de verre, viscosité, taille de bulle, et gaz à l'intérieur de la bulle. L'épaisseur du film au-dessus de la bulle est mesurée par interférence optique et décroît exponentiellement avec le temps sous l'effet des forces de pesanteur et capillaires. Le temps de vie de la bulle doit être divisé en deux étapes. En premier, le taux d'amincissement dépend du nombre de Bond. Ensuite, un écoulement contraire est observé aux fortes températures pour les verres sodo-sili-calcite. Ce phénomène également observé pour des films verticaux et s'explique par des écoulements Marangoni dus à l'évaporation de substances telles que le sodium qui engendre des variations de composition et de tension de surface. Des petites bulles sont crées à la surface libre lors de l'éclatement de grosses bulles à la surface d'un verre fondu faiblement visqueux / For investigating glass foams stability, experiments with a single bubble rising towards the free surface of molten glass and with vertical films are performed for several values of glass chemical composition, viscosity, bubble size and gas nature. The glass lamella on top of the bubble is observed by video-recording and its thickness evolution is measured by optical interferometry. The lamella thins as a result of buoyancy and capillary forces and then it ruptures. Actually the lamella thinning occurs in two steps. In the first step, the drainage is regular and the thinning rate depends on Bond number. In the second step a backward flow is observed above 1200°C for ordinary soda-lime-silica glass, which is explained as Marangoni counter flow due to evaporation of volatile species such as sodium. As the lamella ruptures tiny bubbles are created by the rupture of bubble lamella on the free surface for large bubbles and low viscosity of the melt

Le but de cette thèse est d'étudier numériquement les écoulements diphasiques liquide-gaz à l'aide d'une méthode de suivi d'interface précise. Tout d'abord, nous mettons en place une configuration turbulence homogène isotrope diphasique. Cette configuration est utilisée pour étudier la turbulence liquide-gaz ainsi que le modèle ELSA. A l'aide de la simulation présentée il a été possible de déterminer les constantes de modélisation et de valider les termes sources utilisés dans la zone dense du spray. Ensuite, le phénomène d'évaporation est étudié en utilisant dans un premier temps un scalaire passif puis en utilisant un formalisme DNS d'évaporation. Les équations d'énergie et des espèces ont été ajoutées dans le code ARCHER. La validation de la DNS d'évaporation a été réalisée en comparant nos résultats aux solutions théoriques, tel que la loi du D2. Les limitations et les apports de cette approche sont finalement discutés et des perspectives d'améliorations sont proposées. / The aim of this thesis is to study numerically two phase flow using accurate interface tracking method. First, a two phase flow homogeneous isotropic turbulence is performed. This numerical configuration is used to study two phase flows turbulence and the ELSA model used in primary atomization modelling. Based on these results, modelling constants and source terms have been determined and validated. Then the evaporation process is studied and modelized by using a passive scalar and then by using a DNS formalism. Energy and species equations are added in the ARCHER code. Validation of the DNS performed by comparing the DNS results with theorical solution, such as the D2 law. Finally, limitations and interests of this approach are discussed and further improvements are proposed.

La mission Darwin, un projet d'interférométrie spatiale initié par l'ESA, nécessite l'utilisation de filtres modaux fonctionnant dans la gamme spectrale [6-20 µm]. Dans le cadre de ce travail, nous proposons la réalisation de filtres modaux basés sur des guides d'onde « tout tellurures » obtenus par la méthode d'empilement et de gravure. L'originalité de ce travail réside dans le fait que les guides réalisés sont de grandes dimensions (couches épaisses et profondeurs de gravure importantes), pour satisfaire aux exigences du projet. La première étape a donc consisté à choisir une méthode de dépôt qui permette d'obtenir des couches épaisses. La co-évaporation thermique a ainsi été mise en place et les paramètres de dépôt optimisés. Des couches d'épaisseur pouvant atteindre 17 µm, de bonne qualité (adhérentes, amorphes, denses et homogènes), transparentes de 6 à 20 µm et d'indice de réfraction contrôlé ont pu être obtenues. La gravure physique réactive (RIE) de ces couches, en utilisant un mélange gazeux CHF3/O2/Ar, a constitué la deuxième partie de ce travail. L'obtention de marches de profondeur pouvant dépasser 10 µm, présentant des profils de gravure de qualité, a été démontrée. Les différents guides d'onde IR réalisés ont été caractérisés optiquement après préparation de leurs faces d'entrée et de sortie. L'observation d'un bon confinement de la lumière sur un banc de guidage à λ = 10,6 µm et l'obtention d'un taux de réjection de 10-3 sur un banc d'interférométrie annulante nous ont permis de confirmer que les guides d'onde à base de couches tellurures et réalisés par la méthode d'empilement et de gravure constituaient une solution de choix en tant que filtres modaux pour l'interférométrie spatiale. / The Darwin mission, an interferometric spatial project initiated by ESA, requires modal filters being able to work in the whole spectral range [6-20 µm]. In the framework of this work, we propose the realization of modal filters based on waveguides obtained by stacking and etching chalcogenide films. The originality of this work lies in the fact that the realized waveguides have large dimensions (thick films and deep etching), to satisfy the project requirements. The first step consisted in choosing the deposition method which allows obtaining thick films. The thermal co-evaporation was setting up and the deposition parameters were optimized. Films with thickness which can reach 17 µm, of good quality (adhesive, amorphous, dense and homogeneous), transparent from 6 to 20 µm and with controlled refractive index were obtained. The physical reactive etching of these films, by using a gas mixture CHF3/O2/Ar, constituted the second part of this work. The obtaining of deep rib which can exceed 10 µm, presenting etching profiles of good quality was demonstrated. The elaborated IR waveguides were optically characterized after preparation of their entrance and exit faces. The observation of light confinement on a guiding bench at λ = 10.6 µm and the obtaining of a rejection rate of 10-3 on a nulling interferometry bench allowed confirming that the waveguides based on the stacking and etching of telluride films was a choice solution as modal filters for the spatial interferometry.

Actuellement les traitements thérapeutiques pour soigner la schizophrénie, par voie intraveineuse ou orale, ne sont qu’en partie efficaces et associés généralement à des effets extrapyramidaux souvent dangereux et très gênants pour les patients. Afin d’augmenter l’efficacité du traitement toute en neutralisant les effets indésirables, ce travail a eu comme objectif de concevoir des capsules composites (PLGA-PEG / alginate) destinées à être administrées par voie orale et capables de libérer localement, de façon spécifique et contrôlée, le neuroleptique halopéridol dans le cerveau. L’optimisation du protocole de synthèse a permis d’obtenir de façon reproductible des nanocapsules de PLGA poreuses monodisperses et peu agrégées, possédant un diamètre hydrodynamique moyen inférieur à 80 nm et une bonne stabilité en solution aqueuse. Une fois fonctionnalisées avec le Poly (éthylène glycol) diamine, des études in vitro ont montré la faible toxicité de ces nanoparticules furtives ainsi que leur capacité à encapsuler une quantité satisfaisante d’halopéridol et de libérer ce principe actif sur une durée d’un mois avec un faible effet « burst ». L’incorporation des nanoparticules pégylées dans des matrices préparées à haute concentration d’alginate et de 100 % CaCl2 a permis d’obtenir des billes nanocomposites possédants une meilleure stabilité à la sortie du milieu gastrique simulé et persistent environ 30 minutes en milieu intestinal simulé. Enfin des études in vivo préliminaires sur des souris adultes utilisant des nanoparticules injectées et des billes nanocomposites ingérées ont démontré l’efficacité de ces systèmes à délivrer l’halopéridol au cerveau. / Currently therapeutic treatments for schizophrenia, intravenously or orally, are only partially effective and generally associated with extrapyramidal effects often dangerous and very troublesome for patients. In order, to increase the treatment efficiency by neutralizing any side effects the aim of this work was to design composite capsules (PLGA-PEG / alginate) intended to be administered by way oral and able to release locally, in a specific and controlled way, the neuroleptic “haloperidol” in the brain. The optimization of the protocol of synthesis allowed to obtain in a reproducible way of the nanocapsules of monodisperse and not very aggregate porous PLGA, having an average hydrodynamic diameter lower than 80 Nm and a good stability in aqueous solution. Once functionalized with Poly (ethylene glycol) diamine, in vitro studies showed the low toxicity of these furtive nanoparticles as well as their ability to encapsulate a satisfactory amount of haloperidol and release this active principle over a period of one month with a low burst effect. The incorporation of the PEGylated nanoparticles in matrices prepared with a high concentration of alginate and 100% CaCl2 made it possible to obtain nanocomposite beads having a better stability at the exit from the simulated gastric medium and persist approximately 30 minutes in simulated intestinal medium. Finally, preliminary in vivo studies on adult mice using injected nanoparticles and ingested nanocomposite balls showed the effectiveness of these systems to deliver haloperidol in the brain.

Les turbines aéronautiques doivent satisfaire à des normes d'émissions polluantes toujours en baisse. La qualité du mélange du carburant et de l'air dans la chambre de combustion est responsable de la formation de polluants nocifs pour l'environnement. La simulation aux grandes échelles (LES) permet d'étudier les mécanismes de mélanges turbulents de l'air et du carburant. La prise en compte de l'aspect liquide du carburant injecté devient nécessaire pour prédire correctement l'apparition de vapeur de carburant au sein du foyer. Le but de cette thèse est évaluer la fiabilité des simulations LES Euler-Euler dans une configuration complexe. Les processus d'injection, et d'évaporation du carburant liquide sont analysés et modélisés dans les simulations LES car ils pilotent la formation de vapeur de carburant. Les méthodes numériques pour résoudre les équations continues de la phase dispersée doivent permettre des simulations précises et robustes dans une configuration représentative d'une chambre de combustion. Les simulations présentées dans ces travaux reproduisent l'écoulement diphasique évaporant non-réactif du banc d'essai Mercato. Ce banc est équipé d'un système d'injection d'air vrillé et d'un atomiseur pressurisé-swirlé de kérosène typiques des foyers aéronautiques réels. Dans ces travaux, le modèle pour l'injection de liquide FIM-UR a été développé pour définir les conditions limites conduisant à un spray issu d'un atomiseur préssurisé-swirlé. Le kérosène employé dans les campagnes expérimentales est modélisé dans les simulations par un composé permettant d'obtenir des temps d'évaporation réalistes. Trois stratégies numériques ont été mises en place sur la configuration MERCATO. Les comparaisons des résultats numériques aux mesures expérimentales ont permis d'évaluer la stratégie numérique conduisant à la meilleure précision. L'utilisation du schéma centré TTGC associé à un opérateur de viscosité artificielle localisée par un senseur adapté est optimale lorsque l'équation sur l'énergie décorrélée des gouttes est résolue. Cette stratégie permet de contrôler la localisation et les niveaux de viscosité par rapport à un schéma décentré. Les termes sources liés au mouvement mésoscopique permettent de redistribuer l'énergie dans les zones de compression ou de détente de la phase dispersée, et d'obtenir les bonnes répartitions des fluctuations dans la chambre de combustion. La stratégie retenue est comparée aux statistiques de la dynamique du spray résolu par une approche Lagrangienne employant la même injection monodispersse. Le méthode Euler-Euler conduit à la même précision de la dynamique de la phase dispersée que la méthode Euler-Lagrange. L'accès à l'évolution instationnaire de l'écoulement permet d'identifier les mêmes mécanismes de dispersion et de mélange dans les deux simulations. Des différences sur la répartition de diamètre moyen et de carburant dans la chambre ont été mis en évidence et reliés à la polydispersion locale qui n'est pas résolue dans l'approche Euler-Euler monodisperse et qui apparaît naturellement dans l'approche Euler-Lagrange malgré l'injection monodisperse.