Les récentes avancées technologiques des matériels d’acquisition de données ont permis de réduire le temps d’acquisition d’image en tomographie électrique, ce qui offre des opportunités pour l’étude des écoulements diphasiques transitoires. Parmi les nombreux atouts de cette technique d’imagerie d’écoulements diphasiques, on peut citer son caractère non-intrusif, sa haute fréquence d’acquisition et son faible coût. Un ensemble d’électrodes placées sur le pourtour d’une conduite servent à transmettre une excitation électrique au milieu et à le sonder. Ainsi, la distribution des phases perturbe les champs électriques de manière caractéristique. L’objectif de cette thèse est d’évaluer le potentiel de la tomographie d’impédance électrique rapide. La première étape consiste au développement d’un prototype de capteur et à l’évaluation de sa performance par des essais simplifiés. L’architecture du système utilise un contrôle en potentiel du signal d’excitation et ne nécessite donc pas d’implémenter un module de conversion tension-courant. La seconde étape est la reconstruction de l’image à partir des données mesurées. L’approche qui a été considérée est de supposer une image approchée de la distribution des phases grâce à une identification du régime d’écoulement. Ainsi, le défi de résoudre un problème inverse fortement non-linéaire est simplifié. Une méthode d’identification de régimes d’écoulements horizontaux eau-air a été élaborée avec un module de tomographie de capacitance électrique et une boucle d’essais hydrauliques déjà éprouvés. Cette technique est en cours d’adaptation au prototype de tomographie d’impédance électrique rapide et en amélioration grâce à l’inclusion des régimes d’écoulements verticaux. En parallèle, une méthode de reconstruction d’image a été développée, basée sur l’algorithme NOSER et un postulat pseudo-2D. L’analyse des images reconstruites à partir d’un set d’expériences de référence procure un aperçu des avantages et des défauts de la méthode et du prototype. / Recent developments with data acquisition equipment have reduced the time required for image acquisition with electrical tomography, thereby bringing new opportunities for the study of fast-evolving two-phase flows. Amongst the numerous advantages of this imaging technique for multiphase flow related research are non-intrusiveness, high acquisition rates, low-cost and improved safety. A set of electrodes placed on the periphery of the pipe to be imaged is used to impose an electrical excitation and measure the system response. The distribution of phases inside the study volume distorts the electrical field in a characteristic manner. The objective of this thesis is to assess the potential of electrical impedance tomography at high acquisition rate. The first stage consists in developing a prototype sensor and assessing its performance with simplistic experiments. The system architecture employs voltage control of the excitation and therefore does not require the implementation of the conventional voltage-to-current converter module. A novel data collection method, the full scan strategy, is considered and provides correcting factors for the parasitic impedances in the system. The second stage is the image reconstruction from the measurement data. The approach considered in the thesis is to assume that flow regime identification techniques may provide valuable information on the phase distribution that can be injected in the inverse problem for imaging, thereby tackling the challenge of the non-linearity of the inverse problem. A method for horizontal air-water flow regime identification has been elaborated with an electrical capacitance tomography sensor and multiphase flow rig tried and tested. It is being adapted to the fast electrical impedance tomography prototype and upgraded to include vertical flow regimes. In parallel, an image reconstruction method has been developed based on the NOSER algorithm and a pseudo-2D postulate. The analysis of the reconstructed images for a set of benchmark experiments provide insights on the merits and deficiencies of the algorithm and of the prototype.

L'augmentation des densités de puissance et d'énergie des SSE (système de stockage électrique) des véhicules électriques/véhicules hybrides rechargeable (VEs/VHRs), tout en conservant des coûts raisonnables pour l'utilisateur, et le développement de convertisseurs d'énergie électrique à haute densité de puissance volumique, et de plus en plus performant vont favoriser la production en masse de véhicules électrifiés. Une partie de ces véhicules électriques (VEs/VHRs) nécessitent une connexion au réseau pour la recharge des batteries. L’insertion de ces nouvelles charges dans le réseau présentera alors plusieurs enjeux et impacts significatifs pour les réseaux électriques puisqu’ils doivent répondre localement à des demandes de puissance non négligeables. Ce projet de thèse vise à étudier et réduire les impacts des VEs/VHRs sur les réseaux de distribution grâce à la technologie Vehicle-to-Grid (V2G). Le véhicule électrique alimente le réseau en fonction des besoins du système électrique (modèle bidirectionnel) et lui offre un service de flexibilité. Ces travaux de recherche ont pour but d'approfondir les concepts dans lequel l’alimentation des véhicules électriques (VE) et/ou hybrides de type P-VEH est intégrée à la gestion du réseau de distribution et des « hubs énergétiques » du futur. L’objectif de la thèse est d’abord étudier les service systèmes possible à fournir grâce à V2G, ensuite de concevoir un système de supervision qui assurera une gestion énergétique de ces nouvelles charges en choisissant le mode de recharge et/ou décharge adéquat et en prenant également en considération la demande de consommation locale et la présence de production de type renouvelable (photovoltaïque, éolien) dans le réseau de distribution. Cette supervision se fera dans un premier temps « en hors ligne » et par la suite « en ligne ». On aura recours à l’utilisation de méthodes d’intelligence artificielle comme l’apprentissage automatique (Machine Learning) et la logique floue, la commande prédictive ainsi que des méthodes d’optimisation hybrides (stochastiques et déterministes). / The power and energy density increment of the electrical storage system (ESS) of electric vehicles/Plug-in hybrid electric vehicles (EVs/PHEVs), while maintaining reasonable costs for the user, and the development of converters of electrical energy to high power density and more and more powerful, will encourage the mass production of electrified vehicles. Beyond, electric vehicles (EVs/PHEVs) require a connection to the grid for the charging of the batteries. The insertion of these new loads in the grid will then present several issues and significant impacts for electrical networks since they must respond locally to non-negligible power requests. This PhD thesis aims to study and reduce the impacts of the EVs/PHEVs on the distribution grid thanks to the vehicle-to-Grid (V2G) technology. The electric vehicle supplies the grid depending on the needs of the electrical system (bi-directional model) and offers a flexible service. These works of research have aimed to deepen the concepts in which the supply of electric vehicles (EV) and/or hybrids of type PHEV is integrated with the management of the distribution network and the future "energy hubs". The objective of the thesis is at first to examine the possible ancillary services provided by V2G, then to design a system of supervision which will ensure an energy management of these new loads by choosing the adequate mode of charge/discharge and also taking into consideration the request of local consumption and the presence of renewable production of type photovoltaic and wind in the distribution grid. This supervision will be in a first step "offline" and subsequently "online". The methods which are used in this thesis are as follows; artificial intelligence such as machine learning and fuzzy logic, the predictive control as well as the methods of hybrids optimization (stochastic and deterministic).

Ce travail a pour objectif d’étudier l’impact d’une installation de stockage de déchets nondangereux sur l’eau souterraine. L’ISDND d’Étueffont (90) dont le mode d’exploitation associedes prétraitements mécanique et biologique (broyage et maturation aérobie) comporte un casiernon sécurisé ainsi qu’un casier étanche. La caractérisation des lixiviats sur 21 ans (1989-2010)montre une dégradation rapide des déchets. Un état de stabilisation est atteint en fin de suivi. Lesprétraitements ont permis d’accélérer la dégradation des déchets et de réduire le potentiel polluantde l’ISDND. Les lixiviats sont traités in situ par lagunage naturel. Bien que cette technique soitpeu répandue pour le traitement des lixiviats, elle offre pourtant des abattements significatifs (75-90 %) de la matière organique, des matières en suspension, de l’azote et du phosphore. Lesprécédentes études ayant démontré une contamination de l’eau souterraine par les lixiviats, unedélimitation du panache de contamination a été entreprise en combinant des prospectionsgéophysiques du secteur (tomographie de résistivité électrique) et des analyses physico-Chimiquesde l’eau. Les résultats montrent une infiltration des lixiviats à la base du casier non sécurisé ainsiqu’au travers de la géomembrane du casier sécurisé. Une légère infiltration des eaux de lagunagea aussi été observée au niveau des lagunes. Le panache a une étendue limitée et se concentreessentiellement sous la base de l’ISDND. L’ensemble des résultats a permis de cibler les zonescontaminées et de définir les paramètres physico-Chimiques à surveiller dans le cadre du suivipost-Exploitation auquel est soumise l’ISDND jusqu’en 2031. / The purpose of this work was to evaluate the impact of a landfill on groundwater quality.Municipal solid waste from the Etueffont landfill (Belfort area, France) was mechanically andbiologically treated (shredding and aerobic composting) before being disposed of in an unlinedarea and in a lined cell. The leachate characterization performed over a 21-Year period (1989-2010) showed a rapid degradation of waste. A steady state was reached at the end of themonitoring. Waste pretreatment enhanced the rate of biodegradation and reduced the pollutionpotential of the landfill. The leachate produced was treated on site in a natural lagooning. Whilelagooning is not a widespread practice for leachate treatment, significant removal (75-90 %) oforganic matter, suspended solids, nitrogen and phosphorus was observed. In previous studies,groundwater contamination was highlighted around the landfill. As a consequence, geophysicalinvestigations of the area by electrical resistivity tomography and physico-Chemical analyses wereconducted in order to delineate the contamination plume. The results showed leachate infiltrationinto the soil below the unlined part of the landfill and leakage through the watertightgeomembrane of the lined cell. Seepage of wastewater into the soil below the lagoons was alsoobserved. The extent of contamination plume was limited and was mostly limited to the landfillboundaries. The results of this work allowed to determine the location of the contaminated areasand helped to choose the appropriate physico-Chemical analytes of the post-Closure groundwatermonitoring program, which will be applied to the landfill until the end of 2031.

L'usage des matériaux composites dans les différents domaines technologiques (microélectronique, aéronautique, transports…) ne cesse de croître. Une telle augmentation vient du fait qu'il est possible de développer de nouveaux matériaux avec des propriétés adaptées à une application bien préc ise en combinant les propriétés physiques des différents constituants. Dans le travail de thèse, nous nous intéressons à l'étude des propriétés thermophysiques, électriques et diélectriques de composites à base de matrice polymère chargée avec des fibres naturelles et/ou de particules minérales. L'objectif final étant d'une part d'accroître notre connaissance sur le mécanisme de transfert (thermique, électrique et diélectrique) au sein des matériaux composites et d'autre part, de développer une méthode de mesure des propriétés thermophysiques des matériaux à différentes températures (-20°C etlt; T etlt; 180°C) / The use of composite materials in various fields of technology (microelectronics, aerospace, transportation ...) continues to grow. Such an increase is that it is possible to develop new materials with properties tailored to a specific application by combining the physical properties of different constituents.In the thesis, we focus on the study of thermophysical properties, electrical and dielectric of composites based on polymer matrix loaded with natural fibers and/or mineral particles.The final goal is to increase our knowledge on the mechanism of transfer (thermal, electrical and dielectric) in composite materials and secondly, to develop a method for measuring thermophysical properties of materials at different temperatures (-20°C etlt; Tetlt; 180°C)

L'arrivée des véhicules électriques (VEs) a un impact non négligeable sur le réseau électrique, à cause de la grande quantité d'énergie demandée. La stabilité du réseau est susceptible d'être menacée. Cependant, dans l'optique de la transition du réseau électrique vers le Smart Grid, les VEs peuvent aussi être vus comme offrant de nouvelles opportunités. Grâce à la flexibilité des VE demande, leur présence ouvre la voie à des optimisations via le processus de recharge ou même par l'utilisation de cette nouvelle capacité de stockage d'énergie distribuée. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux aspects économiques liés à la VE recharge, en prenant en compte le fait que l'écosystème associé aux VEs implique un grand nombre d'acteurs divers, aux objectifs rarement alignés et chaque acteur peut prendre des décisions stratégiques. Je présente d'abord un état de l'art structuré des modèles de la littérature introduits pour ces problèmes. Nous décrivons et comparons les principales approches, en mettant en évidence les besoins en communication des mécanismes correspondants, et les principales propriétés économiques afin de souligner les résultats les plus significatifs ainsi que les éventuels manques. Nous faisons ensuite une proposition consistant à utiliser le processus de VE recharge pour fournir un service de régulation au réseau électrique, en adaptant la puissance instantanée de charge. Nous conduisons une analyse économique des incitations en jeu. En particulier, nous analysons les valeurs des incitations à la régulation qui sont suffisantes pour qu'une offre de recharge-régulation soit bénéfique à la fois pour l'agrégateur et le réseau. Cette étude étant initialement conduite dans le cas d'un monopole qui peut offrir une recharge normale ou une recharge-régulation. Nous regardons ensuite l'impact de la compétition, entre un agrégateur n'offrant que des recharges à puissance fixe, et un autre n'offrant que de la recharge-régulation. La compétition semble préférable pour les utilisateurs et pour la société, puisque les prix sont alors plus bas qu'avec le monopole, et que la participation aux services de régulation est bien plus élevée. Enfin, nous proposons d'utiliser une autre propriété des VEs, à savoir leur capacité de stockage d'énergie. En effet, les VEs peuvent se charger pendant les heures de faible demande, donc à des prix réduits, et éventuellement revendre une partie pendant les pics de demande. Nous menons une étude économique des gains et coûts d'une telle approche. A partir de valeurs réalistes des marchés de l'électricité, nous déterminons numériquement les conditions pour qu'un tel scénario soit viable, et quantifions les économies qu'il peut apporter. Cette dissertation se conclut par une prise de recul sur les contributions et sur les extensions qui pourraient y être apportées. / Electric Vehicles (EVs), as their penetration increases, are not only challenging the sustainability of the power grid, but also stimulating and promoting its upgrading. Indeed, EVs can actively reinforce the development of the Smart Grid if their charging processes are properly coordinated through two-way communications, possibly benefiting all types of actors. Because grid systems involve a large number of actors with nonaligned objectives, we focus on the economic and incentive aspects, where each actor behaves in its own interest. We indeed believe that the market structure will directly impact the actors' behaviors, and as a result the total benefits that the presence of EVs can earn the society, hence the need for a careful design. The thesis first provides an overview of economic models considering unidirectional energy flows, but also bidirectional energy flows, i.e., with EVs temporarily providing energy to the grid. We describe and compare the main approaches, summarize the requirements on the supporting communication systems, and propose a classification to highlight the most important results and lacks. We propose to use the recharging processes of EVs to provide regulation to the grid by varying the instantaneous recharging power. We provide an economic analysis of the incentives at play, including the EV owners point of view (longer recharging durations and impact on battery lifetime versus cheaper energy) and the aggregator point of view (revenues from recharging versus regulation gains). In particular, we analyze the range of regulation rewards such that offering a regulation-oriented recharging benefits both EV owners and the aggregator. After that, we split the monopolistic aggregator into two competing entities. We model a non-cooperative game between them and examine the outcomes at the Nash equilibrium, in terms of user welfare, station revenue and electricity prices. As expected, competing stations offer users with lower prices than the monopolistic revenue-maximizing aggregator do. Furthermore, the amount of regulation service increases significantly than that in the monopolistic case. Considering the possibility of discharging, we propose an approach close to Vehicle-to-Grid, where EVs can give back some energy from their batteries during peak times. But we also use EVs as energy transporters, by taking their energy where it is consumed. A typical example is a shopping mall with energy needs, benefiting from customers coming and going to alleviate its grid-based consumption, while EV owners make profits by reselling energy bought at off-peak periods. Based on a simple model for EV mobility, energy storage, and electricity pricing, we quantify the reduction in energy costs for the EV-supported system, and investigate the conditions for this scenario to be viable.

Cette thèse est consacrée à l’étude de problèmes inverses associés à des équations aux dérivées partielles hyperboliques et de type Schrödinger.La première partie de la thèse est consacrée à l’étude de problèmes inverses pour l’équation des ondes. Il s’agit d’examiner les propriétés de stabilité et d’unicité dans l’identification de certains coefficients apparaissant dans l’équation des ondes, à partir de différents types d’observation.La deuxième partie de cette thèse, traite du problème de l’identification du champ magnétique et du potentiel électrique apparaissant dans l’équation du Schrödinger. Nous prouvons que ces coefficients peuvent être déterminés de façon stable dans tout le domaine, à partir de données de type Neumann. La dérivation de ces résultats est basée sur la construction d’un ensemble de solutions de type optique géométrique, adaptées au système étudié. Il existe une méthode alternative pour l’analyse de ce type de problèmes inverses, celle de Bukhgeim-Klibanov, qui utilise une estimation de Carleman spécifique à l’opérateur con-sidéré. Elle nous a permis de montrer qu’il est possible de récupérer de façon stable et simultanée, la partie spatiale des potentiels électrique et magnétique de l’équation de Schrödinger magnétique, à partir d’un nombre fini de mesures partielles de la solution. / This thesis is devoted to the study of inverse problems associated to hyperbolic and Schrödinger equations. The first part of the thesis is devoted to the study of inverse problemsfor the wave equation. The aim is to examine the stability andthe uniqueness issues in the identification of certain coefficients appearing in the wave equation from different types of observation. The second part of this thesis deals with the problem of the identification of a magnetic field and an electric potential appearing in the Schrödinger equation. We prove that these coefficients can be stably determined throughout the domain, using Neumann data. The derivation of these results is based on the construction of a set of geometric optics solutions adapted to the system studied. There is an alternative method for the analysis of this type of inverse problem, which is due to Bukhgeim-Klibanov, and which uses a Carleman estimate. We show that it is possible to stably and simultaneously recover the spatial part of the electrical and magnetic potentialsappearing in the magnetic Schrödinger equation, from a finite number of measurements.

L’épilepsie est une pathologie chronique. Elle se définit par la répétition de manifestations cliniques paroxystiques appelées aussi crises d’épilepsie. Ces crises résultent d’un dysfonctionnement cérébral généralisé ou focalisé dû à une décharge électrique anormale. L’électroencéphalographie (EEG) est la méthode de référence permettant l’enregistrement de l’activité électrique du cerveau. Lors d’une crise d’épilepsie, les signaux EEG prennent une allure sinusoïdale et se caractérisent par une grande intensité. Génératrice de signaux EEG, les populations neuronales se synchronisent pour créer un système dynamique. Les changements d’état des oscillations des signaux EEG, variables au cours de temps, passage d’un état stable à un état instable, reflètent le début d’une crise d’épilepsie.Dans ce cadre, l’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle approche de prédiction de l’avènement d’une crise d’épilepsie et de localisation des générateurs corticaux associés tout en employant un minimum d’électrodes crâniennes. Cette approche permet d’alerter le malade et son entourage afin qu’ils puissent prendre les précautions nécessaires.Pour assurer une détection précoce des prémices de la crise et une localisation précise de ses origines focales éventuelles, nous proposons une méthode fiable basée en premier lieu sur la modélisation autorégressive multivariable des signaux EEG. Cette modélisation génère des coefficients capables de décrire les changements de l’état de ce système dynamique. Une Analyse en Composantes Principales basée sur l’extraction des valeurs propres du système a été utilisée pour calculer un Indice de stabilité. La variation temporelle de cet indice permet de déterminer l’état de stabilité du système avant, pendant et après la crise d’épilepsie et de détecter d’éventuelles anomalies paroxystiques précritiques. Nos principales contributions sont comme suit :- La modélisation autorégressive et l’analyse de la stabilité pour la détection précoce de la survenue des crises d’épilepsie tout en utilisant un nombre minimal d’électrodes EEG crâniennes.La méthodologie proposée comporte quatre phases principales : un prétraitement adapté pour améliorer la qualité du signal, une extraction des paramètres pertinents du modèle autorégressif, un calcul de l’Indice de stabilité et une analyse des périodes de crises.La fiabilité de notre méthode et la pertinence de nos résultats ont a été prouvée en les comparant avec d’autres méthodes rapportées par l’état de l’art et validées sur la même base de données (CHB-MIT).- Meilleur localisation spatiotemporelle des régions des décharges électriques épileptiques sur le cortex, suite à l’amélioration de la résolution surfacique de l’EEG par l'intégration des électrodes virtuellesLes décharges électriques naissent dans des points du cortex cérébral et se propage vers d’autres points du même hémisphère ou d’un autre hémisphère. Le suivi de la propagation de ces décharges permet de contrôler l’état de conscience du malade. Il s’agit de différencier une crise focale d’une crise généralisées qui se manifestent par une altération de conscience. L’étude que nous avons menée consiste à localiser de manière fiable et précise les régions cérébrales impliquées dans la crise et à suivre leurs évolutions au cours du temps. Cette étude comporte trois phases principales :Dans un troisième temps, le suivi de l’évolution spatiotemporelle des décharges épileptiques détectées par les électrodes permet d’évaluer l’état du malade et de prédire d’éventuelles altérations de la conscience. Dans les cas d’un décharge électrique épileptique du lobe fronto-temporale ou de plusieurs régions sur les deux hémisphères, le malade passe par une altération momentanée de conscience / Epilepsy is a chronic pathology defined by the repetition of clinical paroxysmal manifestations called crises. These crises are the result of a generalized or focal brain dysfunction due to an abnormal electrical discharge. The electroencephalography (EEG) is the reference method allowing the recording of the electrical activity of the brain. During an epileptic crisis, EEG signals are of sinusoidal nature and characterized by a high intensity. Generator of the EEG signals, the neuronal populations sync to create a dynamic system. The changes of the oscillations state of the EEG signals, variables over the time, passage of a stable state to an unstable state, reflect the beginning of an epileptic crisis.The conceptual framework of this thesis describes the objective to propose a new approach to predict the occurrence of epileptic crisis and localize the cortical generators associated with the minimum of cranial electrodes. This approach allows alerting the patient and his entourage so that they can take necessary precautions.To ensure early detection of the crisis onset and a precise location of its focuses, we propose a reliable method based firstly on the Multivariate Autoregressive modeling of EEG signals. This modeling generates coefficients capable to describe early changes in the dynamic system state. A Principal Components Analysis based on the extraction of values own of the system has been used to calculate an index of stability. The temporal variation of this index is used to determine the stability of system before, during and after epilepsy and to detect any paroxysmal abnormalities precritical. Our main contributions are as follows:- The Autoregressive Modeling and stability analysis for the early detection occurrence of seizures by using a minimum number of cranial EEG electrodesThe proposed methodology has four main phases: a pretreatment adapted to improve the quality of the signal, an extraction of the relevant parameters of the autoregressive model, a calculation of the stability index and the analysis of crises periods.The reliability of our method and the relevance of our results have been proved by comparing them with other methods reported by the state of the art and validated on the same database (CHB-MIT).- Best spatiotemporal localization of epileptic electric discharge regions on the cortex, following the improvement of the surface resolution of the EEG by the integration of virtual electrodesElectrical discharges are born in the points of the cerebral cortex and propagated to other points in the same hemisphere or of the other hemisphere. The monitoring of the spread of these discharges allows controlling the state of consciousness of the patient. The study that has been conducted is to locate the brain regions involved in the crisis reliably and precisely and monitoring their evolution over time. This study consists of three main phases:In a third phase, the spatiotemporal evolution of the epileptic discharges detected by the electrodes makes it possible to evaluate the patient's condition and to predict possible alterations in consciousness. In the case of an epileptic electric discharge of the fronto-temporal lobe or of several regions on the two hemispheres, the patient passes through a momentary alteration of consciousness

Les discontinuités sont préjudiciables à la pérennité des structures en béton. Les méthodes non-destructives sont bien développées pour l’étude des altérations en surface, mais peu de techniques sont adaptées à la caractérisation de défauts dans la masse. Dans cette thèse, des mesures de résistivité électrique sont réalisées pour l’étude des discontinuités (fissures, joints, interfaces) au sein des ouvrages massifs en béton par l’intermédiaire des forages préexistants. La technique utilisée est la diagraphie électrique de résistivité en dispositif normal. Une première approche numérique (éléments finis) permet d’appréhender les corrections à apporter sur les mesures. Puis l’étude des paramètres d'ouverture, de contraste entre la résistivité de la discontinuité et du béton, et d'extension permet de proposer une méthode d’inversion des mesures pour la caractérisation de l’endommagement. Des essais sur des ouvrages hydrauliques sont réalisés afin de définir la méthodologie de mesure sur site. Les mesures sont ensuite confrontées à la méthode d’inversion pour la valider. / Discontinuities are one of the most harmful damage to the durability of concrete structures. The non-destructive methods appear to be effective for the detection and the location of surface cracks but they might be unsuitable for investigation of massive concrete body. In this thesis, the electrical resistivity measurements are made for the study of cracks and discontinuities (concrete joints, interfaces ...) in massive concrete structures by preexisting boreholes. The study is based on a first numerical approach (finite elements) to understand the corrections on data. Then the study of the aperture, the resistivity contrast between the discontinuity and the concrete, and the extension provide a method for the inversion of measures to characterize the damage. The tests on hydraulic structures are carried out to define the methodology for on measurement site. The measurements are then compared to the inversion method to validate it.

Le bâtiment quel qu'il soit (industrie, tertiaire, domestique), s'électrifie toujours plus pour répondre entre autre au besoin de l'efficacité énergétique. Ainsi de nombreux équipements, en particulier d'électronique de puissance ou encore d'actionneurs sont présents et produisent des perturbations électromagnétiques tant conduites que rayonnées véhiculées ou propagées par les câblages électriques et dispositifs de protection, dimensionnés pour 50Hz et non les hautes fréquences. Ceci est à l’origine de la problématique CEM dans le bâtiment. La méthodologie de modélisation proposée consiste à chercher un schéma équivalent pour chaque constituant ou composant d’une installation. L’accès aux paramètres localisés de chacun est un des points fort de la méthode, tout en permettant l’association avec d’autres composants (couplages). Les modèles ainsi générés sont implantés automatiquement dans un logiciel circuit, en l’occurrence Spice, permettant la résolution et l’association d’autres équipements électriques complexes. La modélisation des différents composants, principalement le circuit de mise à la terre, permet la simulation et l’analyse de plusieurs configurations qui devraient nous permettre de dicter des règles de conception pour rendre plus robuste le bâtiment moderne fortement électrifié. / In order to answer the need for energy efficiency, building, whatever it is (industrial, commercial, domestic), still electrifies more and more. Hence many equipment, in particular power electronic or actuators are introduced and produce conducted and radiated electromagnetic disturbances. They propagate via cabling and protection devices which have been sized for 50Hz and not for high frequencies generated by the equipment. This constitutes the EMC problematic for building.The proposed modeling methodology is to evaluate an electrical equivalent circuit for each installation’s component. Access to lumped parameters of each component is one of the highlights of this method, allowing the other components association (couplings). The generated models are implemented in a circuit software such as Spice, enabling the resolution and the association of other electrical components.The modeling of the components, mainly the grounding circuit, allows the simulation of different configurations. The analysis of several configurations should help the elaboration of design rules to make today buildings more efficient.

Dans ce travail, nous nous intéressons à l’interaction champ électrique-particule diélectrique dans les phénomènes diélectrophorétiques, aussi bien d’un point de vue théorique que numérique. L’application à long terme concerne l’électro- manipulation des cellules biologiques. La compréhension de ces phénomènes nécessite une modélisation complète des mécanismes de polarisation qui régissent l’interaction champ-particule, et met en oeuvre des modèles électromécanique et électroci- nétique. Après avoir introduit les différents phénomènes et notions nécessaires, nous abordons la modélisation de la polarisation à l’aide de la théorie du potentiel et proposons une approche pour déterminer numériquement les coefficients de polarisation identifiés. Nous montrons que, si le développement multipolaire peut se réduire au premier ordre pour le cas d’une particule sphérique plongée dans un champ uniforme, les ordres supérieurs sont nécessaires pour les particules non sphériques. Nous montrons également comment un processus d’homogénéisation permet d’étudier les configurations de particules multicouches avec cette approche. Dans le cadre de l’étude électromécanique des phénomènes diélectrophorétiques, nous mettons ensuite en œuvre cette approche multipolaire. Deux applications traitées numériquement sont présentées. Nous y montrons la pertinence de cette approche pour calculer la force et le couple exercés sur une particule dans des situations où le champ appliqué présente de fortes non-uniformités, l’approche dipolaire classique se révélant beaucoup moins performante dans ce cas. La particule et son milieu de suspension étant en réalité deux milieux en contact mais non-indépendants, des phénomènes électrocinétiques se produisent à l’interface. Ces effets interfaciaux sont abordés en vue de les prendre en compte dans le phénomène d’électrorotation d’une cellule biologique. Nous modélisons le problème complet d’une particule sphérique chargée plongée dans un milieu de suspension et soumise à un champ tournant en prenant en compte les effets électroosmotiques. La résolution par éléments finis de ce problème couplé montre la pertinence de l’approche développée, notamment pour les basses fréquences. / In this work, we investigate about the interaction between electrical fields and dielectric particles in the dielectrophoretic phenomena, in theorical and numerical ways. The long-term application are related to electromanipulation and caracterisation of biological cells. Understanding these phenomena requires a complete modeling of polarization mechanisms governing the field-particle interaction and implements electromechanical and electrokinetic models. After introducing the necessary concepts and phenomena, we address polarization modeling using potential theory and suggest an approach for a numerical determination of polarization coefficients. We show that if the multipolar expansion can be reduced to the first order for the case of a spherical particle immersed in a uniform field, the higher orders are needed for nonspherical particles. We show also how a homogenization process allows the study of multilayered particles configurations using this approach. As part of the electromechanical study of dielectrophoretic phenomena, we implement the multipolar approach for two applications numerically treated. We show the relevance of this approach to calculate the force and torque exerted on a particle in situations where the applied field has strong non-uniformities, where the classical dipole approach turn out to be much less efficient. The particle and the suspending medium are in reality two media in contact but not independent as some electrokinetic phenomena occur at the interface. These interfacial effects are addressed in order to be taken into account in the electrorotation phenomenon of a biological cell. The model dealing with the whole problem of a charged spherical particle immersed in a suspension medium and subjected to a rotating field and taking into account the electroosmotic effects is treated. The resolution of the corresponding coupled problem using the finite element method shows the relevance of this approach.