Le graphène est une nanoparticule bidimensionnelle d'épaisseur atomique présentant des propriétés uniques, qu'elles soient mécaniques, électriques ou thermiques. Ceci ajouté à une faible densité et une très grande surface spécifique, fait que l'ajout de graphène et de nanoparticules dérivées (oxyde de graphène, graphite exofilé) pour renforcer des matrices polymères est devenu un sujet d'études d'intérêt majeur dans le domaine des nanocomposites. Cependant, l'influence de la variation de la viscoélasticité de la matrice due à l'ajout de graphène ainsi que la mécanique interfaciale reste aujourd'hui peu étudiée. De plus, il n'existe aujourd'hui pas de procédé permettant d'obtenir des nanocomposites présentant du graphène dans le plan orienté dans une matrice polymère afin de réaliser un renforcement à deux dimensions. Ce travail de thèse est composé principalement de trois projets portant sur ces problèmes.La première partie de ce travail se concentre sur la façon d'utiliser l'approche micromécanique viscoélastiques pour soustraire l'effet de changement de Tg pour corriger la rigidité apparente de nanocomposites d'oxyde de graphène. On a ainsi trouvé que l'oxyde de graphène rigidifie « indirectement » les matrices polymères en augmentant de manière significative la Tg de la matrice, ce qui modifie largement la viscoélasticité du matériau. Le mécanisme de renforcement est ainsi largement causé par cet effet plutôt que du fait de la rigidité de l'oxyde de graphène lui-même.La deuxième partie se concentre sur l'utilisation d'un procédé de mise en œuvre innovant, la coextrusion multinanocouches, ou assemblage forcé, pour créer des films nanocomposites constitués de couches alternées de polymères et de polymères chargés de nanoplaquettes de graphène orientées. Cette orientation est induite par le nanoconfinement imposé par le procédé. La morphologie des couches (35 ~ 40 nm d'épaisseur) contenant du graphène orienté a été étudiée par microscopie électronique. Les propriétés mécaniques des matériaux ont été déterminées et le renforcement bidimensionnel a pu être corrélé à une orientation (imparfaite) des nanoplaquettes de graphène dans les films stratifiés.La troisième partie se concentre sur l'utilisation de la méthode de l'inflation de nano-bulle pour obtenir les réponses mécaniques d'un « nano-sandwich » (nanofilm de polymère / feuille de graphène / nanofilm de polymère). Aux petites déformations, des renforts mécaniques significatifs ont été observées pour le système PEMA / graphène, tant à l'état caoutchouteux qu'à l'état vitreux. Les mécanismes d'interface entre le graphène et les polymères ont été étudiés et un glissement interfacial a été observé. / Graphene is an atomically thick, two-dimensional nano-sheet with advanced mechanical, electrical, and thermal properties. As a result, the addition of graphene and graphene derivative nanoparticles to polymer matrices has been a major strategy towards development of new materials in the field of composites. However, from a fundamental point of view, the origins of the advanced properties of graphene-based nanocomposites have been little investigated. In particular, changes in the viscoelastic properties of the polymer matrix due to specific interactions between the polymer and the graphene reinforcing elements can cause higher than expected apparent reinforcement. In addition, there is little work on characterizing the strength of the interface between the graphene used for reinforcement and the polymer matrixes. From a more engineering point of view, the design of polymer nanocomposites made of in-plane oriented graphene to create a two-dimensionally reinforced structure has also not been previously undertaken. The present dissertation is composed of three major works focusing on these problems.The first part focuses on how to use a viscoelastic micromechanics approach to account for the effects of glass transition temperature Tg changes to correct the apparent stiffening of graphene oxide nanocomposites. It is found that graphene oxide stiffens the polymer matrices by increasing the Tg, which significantly modifies their thermo-viscoelasticity. This leads to apparent reinforcements that are not due to the stiffness of the graphene oxide itself, and largely explains anomalously high moduli reported in the literature for such graphene oxide/polymer matrix nanocomposites.The second part focuses on a forced assembly multi-layer co-extrusion method to create films made of alternating layers of neat polymer / oriented graphene nanoplatelet filled polymer. The morphology of the layers (35 ~ 40 nm thick) containing oriented graphene was established by electron microscopy. Mechanical properties of the materials were determined and the two-dimensional stiffening could be related to the oriented graphene nanoplatelets in the layered films. Taking into account the change of Tg, more than 100% intrinsic reinforcement was estimated for 2 wt % of graphene in the nanolayers. The results were analyzed and interpreted via an analytical model based on Mori-Tanaka analysis.The third part focuses on extending a nano-bubble inflation method to the investigation of a novel graphene nano-sandwich with the purpose of investigation of the graphene / polymer interface. At small strains, significant mechanical reinforcement was observed for both graphene-reinforced rubbery and glassy PEMA layers. The interfacial mechanics between graphene and polymer layers was investigated and a “yield-like” interfacial slip was observed in the mechanical response of the nano-sandwich structures.

Ce travail de thèse expérimental étudie les instabilités et la transition de la couche limite produite par un disque en rotation. Pour l’écoulement naturel (c.-à-d. sans forçage extérieur), les mesures des profils de vitesse moyenne, de spectres en fréquence et de moyennes de phase des séries temporelles de vitesse ont permis de distinguer différents régimes en fonction de la distance adimensionnelle R à l’axe du disque. Pour les faibles valeurs de R, les profils de vitesse moyenne suivent la solution de von Kármán. Pour des valeurs plus importantes de R, des écarts à cette solution analytique sont observés et augmentent avec R. Ces écarts sont dus à la croissance spatiale de modes instables de la couche limite (vortex .cross-flow.), et la mesure du taux de croissance spatiale de ces modes correspond bien aux prédictions théoriques de l’analyse de stabilité linéaire. Dans cet écoulement, la transition se produit vers R ≈ 530 et la turbulence pleinement développée s’installe vers R ≈ 600. Les profils dans la région pleinement turbulente suivent la loi logarithmique des couches limites turbulentes et les spectres de vitesse présentent une loi en puissance de type Kolmogorov. Pour étudier la réponse au forçage, un dispositif expérimental a été mis au point qui permet d’exciter des perturbations stationnaires (dans le référentiel du laboratoire) ou en rotation à une fréquence qui peut être réglée indépendamment de la fréquence de rotation du disque. La réponse de l’écoulement à ces deux types de forçage et avec deux formes différentes pour l’élément de forçage a été étudiée. Un forçage stationnaire produit un sillage qui décroît avec la distance à l’élément de forçage, en accord avec la théorie. Le forçage avec des éléments en rotation peut produire un paquet d’ondes amplifié qui, bien que non linéaire, suit des trajectoires proches de celles prédites par la théorie linéaire. / This dissertation concerns experimental work on the instability and transition of the rotating-disk boundary-layer flow. In the case of the natural flow (i.e. without forcing), measurements of mean-flow profiles, frequency spectra and phase-locked averages of the velocity time series allow us to distinguish different flow regimes as a function of nondimensional distance, R, from the disk axis. As R increases, the mean-velocity profiles initially follow the von Kármán solution. At higher R, departures arise and increase with R. These departures are due to the spatial growth of boundary-layer instability modes (cross-flow vortices), whose radial growth rates are found to match linear-theory predictions. The flow becomes transitional at R ≈ 530 and fully turbulent by R ≈ 600. The profiles in the fully turbulent region follow the log law of turbulent boundary layers and the velocity spectra exhibit Kolmogorov-type power laws. To study the response to forcing, an experimental apparatus has been designed which allows the excitation of stationary (in thelaboratory frame of reference) disturbances or disturbances which rotate with a frequency which can be varied independently of the disk rotation rate. The flow response to both types of forcing and two forcing-element geometries was studied. Stationary forcing produces a wake which decays with distance from the element, in agreement with theory. Forcing due to rotating elements can generate growing wavepacket-like disturbances, which although nonlinear, follow trajectories close to linear-theory predictions.

L’écoulement dans les turbomachines est tri-dimensionnel et instationnaire. Actuellement, les concepteurs de moteurs cherchent à réduire l’encombrement et le poids des machines. En conséquence, les interactions entre les roues, appelées interactions rotor-stator, sont renforcées. Parmi elles, l’effet potentiel remontant n’est désormais plus négligeable malgré sa rapide atténuation spatiale. Dans cette étude, cet effet potentiel remontant a été analysé sur une configuration spécialement conçue : une grille linéaire d’aubes de turbine, suivie de barreaux défilants en aval à une distance de 20% de corde axiale, simulant des aubes de rotor en aval. La grande échelle du banc d’essais facilite l’étude du comportement de la couche limite des aubes de la grille. Des mesures de pression et d’anémométrie laser à deux composantes, synchronisées avec le défilement des barreaux aval sont réalisées. Le nombre de Reynolds, basé sur la corde, est 1.6 × 105. Une grille de turbulence placée en amont de la grille d’Aube afin de pouvoir augmenter le taux de turbulence amont a été utilisée. Des résultats de mesures en absence de cette grille (faible taux de turbulence amont) sont également présentés et analysés. Une modélisation numérique, basée sur un calcul laminaire avec un préconditionnement basse vitesse pour la même configuration, a montré la déformation des lignes de courant de l’écoulement dans le canal inter-aubes, en fonction de la position du barreau aval. La distribution de pression autour de l’aube est également périodiquement modifiée. Les résultats stationnaires expérimentaux, en absence de tout barreau aval, ont révélé un décollement de la couche limite à l’extrados de l’aube à bas taux de turbulence amont(Tu−am = 1.2%) qui est supprimé à haut taux de turbulence amont (Tu−am = 4.2%) ; la couche limite commence alors sa transition par un mode by-pass. Aucun effet instationnaire dans la couche limite n’a été observé à l’intrados, quel que soit le taux de turbulence amont. L’étude instationnaire, avec le défilement des barreaux en aval, a permis de mettre en évidence un décollement périodique de la couche limite à l’extrados à bas taux de turbulence amont (Tu−am = 1.8%). Dans ce cas, la couche limite suit deux modes de transition au cours d’une période : une transition par décollement et une transition bypass. Au contraire, dans le cas à fort taux de turbulence amont (Tu−am = 4.0%), aucun décollement de la couche limite n’a été décelé. La couche limite est sujette à l’effet instationnaire à l’extrados. Elle est devenue turbulente au bord de fuite à tout instant par un mode by-pass. Cette étude a montré que l’effet potentiel issu d’un roue en aval est du même ordre de grandeur que les effets de sillage et doit être pris en compte dans l’analyse des phénomènes. Par des méthodes d’indexation de roues, le décollement de la couche limite pourrait être supprimé. / Turbomachinery designers wish to reduce the size and weight of engines. One way of achieving this is by reducing the distance between rotor and stator elements. In doing so, the rotor-stator interaction becomes more significant. In particular, the long-range influence of pressure potential is no longer negligible, and affects both upstream and downstream flow. Previously, only downstream interactions of blade wakes were considered important. Here we examine the upstream potential effect generated by downstream moving cylindrical rods on an upstream low pressure turbine blade. A large scale rectilinear blade cascade was constructed to improve access to the boundary layer. The Reynolds number, based on the chord, was 1.6 × 105. Pressure measurements and two-dimensional Laser Doppler Anemometry around the blade were performed to study the boundary layer behavior. Recorded data points are phase averaged with the downstream moving cylindrical rods. A grid is placed upstream of the blade cascade to increase the inlet turbulence intensity. A numerical investigation, based on a laminar simulation with low velocity preconditioning method was carried out on the same configuration. The flow streamlines and the pressure distribution around the blade were found to depend strongly on the downstream rod position. No unsteady effects in the boundary layer of the pressure side were observed, for the inlet turbulence intensities used in our study. Steady experimental results revealed a boundary layer separation bubble on the blade suction side at a low turbulence intensity (Tu−in = 1.2%), whereas the boundary layer became turbulent via by-pass transition at a higher turbulence intensity (Tu−in = 4.2%).It is seen that, in the unsteady configuration, at a low turbulence intensity (Tu−in =1.8%), the laminar boundary layer experiences separation once per rod period. Two transition modes were identified that alternate during a rod period : a separation transition mode and a by-pass mode, which were conditioned by the downstream rod position. Ata higher turbulence intensity (Tu−in = 4.0%), no boundary layer separation occurred thereby following a bypass transition mode during an entire rod period. The experimental results presented here demonstrate the large influence of the downstream potential effect generated by a downstream row on the upstream blade boundary layer behavior. In order to improve the efficiency of engines, this effect and its interaction with the wake effect must be taken into account in turbomachinery design.

Aujourd'hui, les meilleurs résultats obtenus avec des cellules photovoltaïques organiques atteignent plus de 10 %, et possèdent de nombreux avantages sur les cellules classiques à base de silicium (faibles coûts énergétique et financier, substrats légers et flexibles). Cependant, de nombreux défis technologiques restent à relever. La recherche de nouvelles molécules absorbantes et efficaces pour le photovoltaïque en est un exemple. Nous nous sommes ainsi intéressés à une famille de dipyrrométhènes métallés (Co, Ni, Cu). C'est un système stable, ?-conjugué et fortement absorbant. Après avoir mis au point un protocole de synthèse et caractériser ces complexes, nous avons pu confirmer le caractère semi-conducteur de ces molécules. Malheureusement, les résultats PV sont restés bien en deçà de nos espérances. Un autre aspect limitant du photovoltaïque organique provient des problèmes d'injection de charges à l'interface anodique. Dans le travail que nous présentons, nous avons étudié une famille de molécules, les dipyrannylidènes, comme couche interstitielle anodique pour collecter les trous au sein d'une cellule solaire organique. Une étude en AFM a permis de mettre en évidence une nano-structuration remarquable d'une couche préparée par évaporation sous vide. Les cellules photovoltaïques préparées avec cette couche interstitielle se sont avérées très efficaces. Enfin, des expériences en photoémission ont été réalisées (synchrotron SOLEIL) afin de comprendre le fonctionnement de cette couche et l'importance de sa structuration. / Today, organic photovoltaic solar cells reach more than 10% yield, and have many advantages over conventional silicon cells (low energy and financial cost, lightweight and flexible substrates). However, many technical challenges remain. Finding new and effective absorbing molecules for photovoltaics is one of them. We first studied a new family of molecules, metallated (Co, Ni, Cu) dipyrromethene. These molecule are stable, π-conjugated and highly absorbent. Having developed a protocol synthesis and characterized these complexes, we confirmed the semiconductor behaviour of these molecules. Unfortunately, the PV results were well below our expectations. Another aspect limiting the organic photovoltaic technology comes from problems of charge injection at the anodic interface. In this work we present a family of molecules, dipyrannylidenes as anodic interfacial layer to collect holes in an organic solar cell. An AFM study has highlighted a remarkable nanostructuring prepared by a vacuum evaporation layer. Photovoltaic cells made with this interstitial layer proved very effective. Finally, experiments were performed in photoemission (SOLEIL synchrotron) to understand the functioning of this layer and the importance of its structure.

Cette thèse traite de l'optimisation des communications dans les réseaux véhiculaires à l'aided'une plate-forme de simulation réaliste. Un environnement réaliste implique des modèles demobilité adaptés aux véhicules ainsi que des modèles de couche physique détaillés (modèles decanaux et chaîne de transmission numérique).Notre travail a d'abord consisté à concevoir une plate-forme de simulation réaliste dédiée auxVANETs (Vehicular Ad hoc NETworks). Cette plate-forme a été complétée par un modèle depropagation semi-déterministe que nous avons conçu. L'avantage de ce modèle, appelé UMCRT,est d'avoir un réalisme équivalent à un modèle déterministe tout en réduisantsignificativement le temps de calcul. Ce modèle a été validé par comparaison avec unsimulateur déterministe à tracé de rayons.Nous avons ensuite utilisé cette plate-forme pour évaluer des protocoles de routage.L'efficacité de ces différents protocoles ad hoc testés en conditions réalistes nous a permis defocaliser notre étude sur les protocoles réactifs. De cette évaluation, nous avons retenu AODV(Ad hoc On demand Distance Vector) auquel nous avons notamment appliqué une métriquecross layer pour pallier la baisse de performance induite par le réalisme. Nous avons ensuiteutilisé une technique de tuning appliquée à des protocoles réactifs. Finalement, nous avonsévalué différentes couches physiques, SISO (Simple Input Simple Output) et MIMO (MultipleImput Multiple Output).Ces travaux montrent que seules des améliorations combinées à différents niveaux (physique etréseau) permettraient d'apporter une amélioration significative des performances. / This thesis deals with the optimization of communications in vehicular networks by using arealistic simulation platform. A realistic environment implies the usage of mobility modelsadapted to vehicles and also highly detailed physical models (channel models and digitaltransmission chain).The first part of our work has consisted in the design of a realistic simulation platformdedicated to VANETs (Vehicular Ad hoc NETworks). This platform has been completed by asemi-deterministic propagation model which we have designed. This model called UM-CRThas the advantage to have the same level of realism than a deterministic model while requiringmuch less computation time. This model has been validated by comparison with a deterministicray tracing simulator.We then have used this platform to evaluate routing protocols. The efficiency of different adhoc routing protocols in realistic conditions has led us to focus our study on the family ofreactive protocols. From this evaluation we have selected AODV (Ad hoc On demandDistance Vector) to which we have applied a cross-layer metric in order to reduce theperformance degradation caused by the realistic environment. We then have used a tuningtechnique with reactive protocols. Finally, we have evaluated several SISO and MIMOphysical layers. This work shows that only improvements combined at different levels (physicaland network) can yield a significant increase in performance.

Cette étude est consacrée à l’analyse des écoulements réactifs supersoniques cisailléset, plus particulièrement, des couches de mélange compressibles pouvant se développerdans les moteurs ramjet et scramjet. Des méthodes numériques appropriées ont été implémentéeset vérifiées pour aboutir au développement d’un code de calcul numériquemassivement parallèle, appelé CREAMS (compressible reactive multi-species solver). Cedernier a été spécialement conçu pour conduire des simulations numériques haute précision(simulations numériques directes ou DNS) de ce type d’écoulements. Une attentionparticulière a été portée à la description des termes de transport moléculaire et des termessources chimiques de façon à considérer la description physique la plus fidèle possible desmélanges des gaz réactifs à haute vitesse, au sein desquelles les temps caractéristiqueschimiques et de mélange aux petites échelles sont susceptibles d’être du même ordre degrandeur. Les simulations des couches de mélange bidimensionnelles et tridimensionnelles,inertes et réactives, confirment l’importance des effets associés à la compressibilité et autaux de dégagement de chaleur. Les résultats ainsi obtenus diffèrent en certains points deceux issus d’autres simulations qui introduisaient certaines hypothèses simplificatrices :développement temporel, emploi d’une chimie globale ou encore lois de transport simplifiées.En revanche, ils reproduisent certains tendances déjà observées dans un certainnombre d’études expérimentales conduites dans des conditions similaires. / This study is devoted to the analysis of supersonic reactive shear flows and, in particular,compressible mixing layers that can develop inside the ramjet and scramjet engines.Appropriate numerical methods have been implemented and tested to achieve the developmentof a massively parallel numerical solver, called CREAMS (compressible reactivemulti-species solver). This tool was designed to conduct high-precision numerical simulations(direct numerical simulations or DNS) of such flows. Particular attention waspaid to the description of the molecular transport terms and chemical source terms toconsider the most accurate physical description of reactive gas mixtures at high velocity,in which the chemical and mixing time scales, corresponding to the smallest scalesof the flow, are susceptible to be of the same order of magnitude. Simulations of twoandthree-dimensional, inert and reactive, mixing layers confirm the importance of theeffects associated with compressibility and rate of heat release. The results obtained differin some points from other simulations which introduced simplifying assumptions such astemporal development, use of a global chemistry or a simplified description of the moleculartransport terms. Nevertheless, they reproduce some trends already observed in severalexperimental studies conducted under similar conditions.

L'étude fondamentale des structures turbulentes proche paroi est d'une significative importance en raison de son rôle dominant dans nombreuses applications d'ingénierie. Dans les écoulements turbulents, structures d'échelles différentes interagissent dans un phénomène complexe caractérisé par un processus autonome et continu. Bien que la présence de modèles de mouvements cohérents semble entretenir la turbulence, l'évolution et l'interaction de ces structures ne sont pas encore complètement compris. Pour analyser ces phénomènes, études d’ecoulements turbulents à proximité de paróis ont été effectuées sur une plaque plane dans une soufflerie et à l'intérieur d'un canal carré d'eau. Ce travail a employé une technique tomographique de vélocimétrie par images de particules pour mesurer de champs de vitesse tridimensionnel. Le traitement des données a été optimisé afin d'améliorer la précision des champs de vecteurs mesurés. Les mesures réalisées ont permis d’obtenir des statistiques conditionnelles des structures cohérentes, à savoir, les régions à faible et à grande vitesse, les "sweeps", les "ejections" et les tourbillons. Les résultats quantitatifs ont montré des structures tourbillonnaires distribués sur tout le flux, cependant, concentrée au voisinage des régions à faible vitesse et des "ejections". Les résultats ont indiqué que les structures tourbillonnaires étaient indirectement corrélés avec le processus de production de la turbulence, bien qu'ils ont été les principaux responsables de la dissipation d'énergie turbulente. / The fundamental study of turbulent structures near a wall is of significant importance due to its dominant role in innumerous engineering applications. In turbulent flows, eddies of different scales interact with each other in a complex phenomenon of a continuous self-sustaining process. Although the presence of patterns of coherent motion seem to be responsible for the maintenance of turbulence, the evolution and the interaction of these structures are still not completely understood. To investigate such phenomena, near-wall turbulent flows over a smooth flat plate in a wind tunnel and inside a square water channel were conducted. The present work employed a high-repetition tomographic PIV technique to measure three dimensional, time-resolved velocity fields. The tomo-PIV processing was optimized in order to improve the algorithm performance and the vector fields accuracy. Conditional statistics of coherent structures, namely, low- and high-speed regions, sweeps, ejections and vortices, were computed, providing quantitative characteristics of these structures. The statistical analyses were performed employing a data post-processing code specially developed for the present work. Results showed vortical structures spread all over the flow, nevertheless, concentrated close to low-speed regions and ejections. Results indicated that vortical structures were indirectly correlated with the process of turbulence production, although they were the main responsible for the turbulent energy dissipation.

Ce travail porte sur l’étude électrochimique de l’interface formée par une électrode d’or plongée dans le liquide ionique 1-butyl-3-methylimidazolium dicyanamide ou [BMIm][DCA]. Ce liquide ionique a été sélectionné car outre sa conductivité intrinsèque, il permet de solubiliser aisément des sels de métaux de transition à température ambiante. Les liquides ioniques sont, par définition, des sels liquides en dessous de 100 °C et la plupart d’entre eux sont liquides à température ambiante. Etant donné que les liquides ioniques sont constitués majoritairement d’ions, la description de la double couche électrique telle que décrite dans les électrolytes traditionnels doit être reconsidérée.<p>Deux grandes thématiques fondamentales sont abordées dans ce travail :le comportement de la double couche électrique à l’interface liquide ionique / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le brouillard est un phénomène météorologique dangereux car les fines gouttelettes d'eau en suspension dans l'atmosphère réduisent considérablement la visibilité. Bien que les avancées scientifiques et informatiques permettent d'utiliser des modèles de prévision numérique du temps de plus en plus détaillés, la prévision du brouillard reste encore un challenge dû à la multitude et la complexité des processus mis en jeu lors du cycle de vie du brouillard (dynamique, microphysique, turbulent et radiatif). Dans cette thèse, des simulations sont réalisées sur l'aéroport Paris Charles-de-Gaulle avec le modèle à échelle kilométrique AROME afin d'étudier l'impact de la résolution verticale sur la prévision du brouillard. L'étude détaillée d'un cas de brouillard a permis de mettre en évidence le fort impact de la résolution verticale sur la formation du brouillard. La résolution verticale a un impact sur l'heure de formation, le développement spatial et même sur les processus physiques liés à l'apparition du brouillard. L'impact de la résolution verticale a été évalué statistiquement sur l'hiver 2011-2012 et a permis de confirmer les résultats obtenus lors de l'étude de cas. Il a été mis en évidence qu'une résolution verticale fine permet de simuler davantage de brouillards locaux qu'une résolution verticale lâche. De plus, ces simulations ont souligné que le modèle surestime la hauteur de la base du nuage quelle que soit la résolution verticale. Bien que le nombre de bonnes détections augmente avec une résolution verticale fine, la qualité de la prévision reste inchangée à cause d'un nombre de fausses alarmes plus important ce qui peut être expliqué par l'hétérogénéité spatiale des brouillards simulés. Utiliser une résolution fine sur un grand domaine entraîne un surcoût numérique qui n'est pas envisageable en opérationnel. Dans cette thèse, deux méthodes numériques de représentation de la couche limite de surface permettant d'associer une résolution fine près du sol et un temps de calcul modeste ont été évaluées pour une étude de cas et durant une saison hivernale. La meilleure des méthodes basée sur le schéma Canopy permet de bien représenter le comportement physique du modèle à résolution verticale fine lors de l'apparition de brouillards purement radiatifs. Cependant, la méthode atteint ses limites lorsque l'apparition du brouillard est impactée par des circulations locales car l'advection n'est pas prise en compte par cette méthode. Le diagnostique de brouillard par Canopy permet de corriger le biais sur la fréquence d'occurrence de brouillard mais n'améliore pas significativement la qualité de la prévision. / The fog is a hazardous meteorological phenomenon because of the visibility decrease due to water droplets present in the atmosphere. Despite scientific and numerical improvements allowing the use of very detailed numerical weather prediction models, fog forecasting is still a challenge to address. Indeed, several complex processes are involved during the fog life cycle (dynamic, micro-physic, turbulence and radiation). In this thesis, simulations are performed at the Paris Charles-de-Gaulle airport with the kilo-metric scale model AROME in order to study the impact of the vertical resolution on the fog forecasting. A detailed study case highlights the strong impact of vertical resolution on the fog formation. Vertical resolution impacts both the onset time, the spatial development and also the physical processes involved at the fog onset. The impact of vertical resolution has been evaluated statistically over the winter season 2011-2012 and has confirmed the results obtained with the study case. It has been shown that a finer vertical resolution leads to the simulation of more local fog events than a coarser vertical resolution. Furthermore, these simulations emphasize that the model overestimates the cloud base height whatever the vertical resolution. In spite of the increase of good detections with a finer vertical resolution, the overall forecast quality does not change because of more frequent false alarms. These false alarms can be explained by enhanced spatial heterogeneities of simulated fogs at finer vertical resolution. Using a finer vertical resolution on a large domain increase the numerical cost, which is not affordable for operational forecasting. In this thesis, two numerical methods representing the surface boundary layer and allowing a finer vertical resolution at a low computational cost have been tested for the case study and during the winter season. The best method is based on the surface boundary layer scheme Canopy, which improves the physical behavior of the model during the onset of radiation fogs. However, the limits of the method are reached when the onset is impacted by local circulations, which they are not taken into account with this method. The fog diagnostic by Canopy reduces the frequency bias fog forecast but it does not significantly improve the overall forecast quality because of more frequent false alarms.

L'objectif de cette thèse est de caractériser le comportement en oxydation de l'acier inoxydable austénitique 304L dans des conditions représentatives du fonctionnement de l'usine de traitement-recyclage du combustible nucléaire usé, c'est-à-dire en milieu acide nitrique concentré. Dans ces conditions, le potentiel électrochimique de l'acier est dans le domaine passif, où sa corrosion est faible. Ce matériau trouve les limites à son utilisation lorsque les conditions deviennent plus oxydantes (concentration et température élevées par exemple). Le potentiel peut alors être porté dans le domaine transpassif. La caractérisation de la passivité et de la rupture de passivité dans le domaine transpassif est donc un enjeu industriel majeur.Ce travail est réalisé dans des conditions représentatives des conditions industrielles. L'acier étudié est un acier austénitique inoxydable 304L issu d'une coulée industrielle. Le milieu d'étude est l'acide nitrique concentré et chaud. Des durées de corrosion relativement longues sont choisies.Pour commencer, la chimie et la morphologie de la surface de l'acier est caractérisée, après une longue durée d'immersion, par des techniques d'analyse complémentaires. Puis, l'oxydation de l'acier est étudiée à un potentiel du domaine passif et à un potentiel du domaine transpassif. En particulier, l'oxydation est caractérisée en fonction du temps par la perte de masse et les propriétés de la surface. Enfin, l'oxydation est décrite à différents potentiels couvrant le domaine passif et le début du domaine transpassif. Ceci permet notamment de quantifier la courbe anodique et de définir les limites d'utilisation de l'acier dans ces conditions. / The objective of this study is to characterize the oxidation behavior of 304L stainless steel (SS) in representative conditions of spent nuclear fuel reprocessing, i.e. in hot and concentrated nitric acid. In these conditions the SS electrochemical potential is in the passive domain and its corrosion rate is low. However when the media becomes more aggressive, the potential may be shifted towards the transpassive domain characterized with a high corrosion rate. Passivity and passivity breakdown in the transpassive domain are of a major interest for the industry. So as to characterize these phenomenons, this work was undertaken with the following representative conditions: a 304L SS from an industrial sheet was studied, the media was hot and concentrated HNO3, long term tests were performed. First, the surface of an immerged 304L SS was characterized with several complementary techniques from the micro to the nanometer scale. Then oxidation kinetics was studied in the passive and in the transpassive domain. The oxidation behavior was studied thanks to weight loss determination and surface analysis. Finally, oxidation evolution as a function of the potential was studied from the passive to the transpassive domain. In particular, this allowed us to obtain the anodic curve of 304L SS in hot and concentrated and to define precisely the 304L SS limits of in such conditions.