Cette thèse porte sur la modélisation 0D/1D de la combustion Diesel dans les moteurs récents. L'objectif est d'augmenter la précision des modèles tout en limitant les temps de calcul associés afin d'utiliser la simulation comme un outil dédié à la mise au point. Dans une première partie, le développement d'un modèle 0D orienté simulation système est présenté. La prise en compte de l'ensemble des phénomènes physico-chimiques se déroulant dans la chambre de combustion confère au modèle un niveau de prédictivité conséquent. Un nouveau modèle de combustion de prémélange est proposé, permettant une modélisation détaillée des combustions fortement diluées et des combustions relatives aux injections précoces. Une approche innovante permettant de quantifier les interactions entre les jets pour la multi injection est également proposée. Après calibration sur un nombre restreint d'essais moteur, les résultats du modèle global sont comparés à des mesures expérimentales pour toute la plage de fonctionnement du moteur. La seconde partie de ce travail porte sur la modélisation 1D de la combustion Diesel. Un modèle de jet Diesel est d'abord développé et validé sur des mesures expérimentales. Ce modèle est ensuite étendu à des conditions réactionnelles à l'aide d'un couplage avec un modèle de combustion. Ce dernier s'appuie sur une tabulation des mécanismes de cinétique chimique, ainsi que sur une approche Eddy Break-Up permettant de modéliser le taux de réaction lié au micro mélange. Ce modèle est ensuite intégré à un modèle de chambre de combustion et une première validation du modèle sur des essais moteur réels est entreprise.

Cette thèse porte sur la modélisation 0D/1D de la combustion Diesel dans les moteurs récents. L’objectif est d’augmenter la précision des modèles tout en limitant les temps de calcul associés afin d’utiliser la simulation comme un outil dédié à la mise au point. Dans une première partie, le développement d’un modèle 0D orienté simulation système est présenté. La prise en compte de l’ensemble des phénomènes physico-chimiques se déroulant dans la chambre de combustion confère au modèle un niveau de prédictivité conséquent. Un nouveau modèle de combustion de prémélange est proposé, permettant une modélisation détaillée des combustions fortement diluées et des combustions relatives aux injections précoces. Une approche innovante permettant de quantifier les interactions entre les jets pour la multi injection est également proposée. Après calibration sur un nombre restreint d’essais moteur, les résultats du modèle global sont comparés à des mesures expérimentales pour toute la plage de fonctionnement du moteur. La seconde partie de ce travail porte sur la modélisation 1D de la combustion Diesel. Un modèle de jet Diesel est d’abord développé et validé sur des mesures expérimentales. Ce modèle est ensuite étendu à des conditions réactionnelles à l’aide d’un couplage avec un modèle de combustion. Ce dernier s’appuie sur une tabulation des mécanismes de cinétique chimique, ainsi que sur une approche Eddy Break-Up permettant de modéliser le taux de réaction lié au micro mélange. Ce modèle est ensuite intégré à un modèle de chambre de combustion et une première validation du modèle sur des essais moteur réels est entreprise. / The present thesis focuses on the 0D/1D Diesel combustion modeling of recent engines. The goal is to improve models accuracy while minimizing computation times in order to use simulation as a tool for engine pre-mapping. In the first part, a 0D model designed as a system simulation-oriented tool is proposed. The main contribution of this study is the modeling of the premixed part of the Diesel combustion. This model allows a detailed modeling of highly diluted combustion and combustion related to early injections. A new approach to quantify interactions between each spray in the case of multi injection strategies is also proposed. After calibration using a very small number of engine tests, results for the global combustion chamber model are compared with experimental measurements for the overall engine operating conditions. The second part of this work deals with the 1D Diesel combustion modeling. A Diesel spray model is at first developed and validated on experimental measurements. This model is then extended to reaction conditions using the coupling with a combustion model. The combustion model makes use of tabulated local reaction rates of fuel and is based on the Eddy Break-Up approach to describe the reaction rate related to the turbulent mixing process. The next step is the integration of the burning spray model into a Diesel engine combustion chamber model. A first validation using experimental results for a recent Diesel engine is done.

Un des dangers chimiques les plus importants relevés par l'OMS concerne la contamination des céréales par les mycotoxines et notamment les aflatoxines et les fumonisines. La réglementation recommande des contaminations maximales d'aflatoxines dans les céréales inférieures à 20 mg/kg ; cependant on relève couramment des taux supérieurs à 200 mg/kg dans le maïs au Mexique. Bien qu'il ait été évalué que le processus de nixtamalisation détruit plus de 90 % des fumonisines et de 80 à 95 % des aflatoxines, le taux résiduel peut encore être élevé : certaines publications rapportent des concentrations jusqu'à 100 mg/kg dans les tortillas, ce qui représente un risque avéré vue la grande consommation de tortillas au Mexique (325g/j). Le JECFA (2001) a établi une dose maximale acceptable de 2μg/kg pc/j pour la fumonisine et recommande de réduire l'exposition aux aflatoxines au plus faible niveau possible en considérant que le seuil de 1 ng/kg pc/j ne devrait pas être atteint. Au cours de cette thèse 3 enquêtes aléatoires et représentatives ont été menées dans 40 tortillerias de la ville de Veracruz. La consommation de maïs de la population a été évaluée à partir d'un questionnaire de consommation. L'analyse des mycotoxines a été réalisée par HPLC-FD par utilisation de colonnes à immunoaffinité selon la réglementation européenne (CIRAD-Montpellier). L'analyse des données obtenues a été effectuée selon une méthode probabiliste permettant de construire une fonction de distribution de probabilités à partir de la méthode de Monte Carlo (UBO). La représentativité de la population a été validée à partir d'évaluation de quotas de population après échantillonnage aléatoire initial. La contamination des tortillas a été mesurée à 0.54-1.96 mg/kg pour les aflatoxines et à 65-136 mg/kg pour les fumonisines. La consommation moyenne de tortillas a été mesurée à 148 g de maïs par jour. L'exposition de la population aux aflatoxines apparaît alors comprise entre 0,94 et 3,14 ng/kg pc/j et celle aux fumonisines entre 146 et 315 ng/kg pc/j. Les échantillons les plus contaminés proviennent des tortillerias réalisant elles-mêmes leur procédure de nixtamalisation. L'analyse des résultats montre que 60 % de la population de Veracruz serait à risque selon les préconisations du JECFA. L'exposition aux fumonisines atteint 5 % de la dose maximale acceptable, du fait d'une relativement faible contamination du maïs à cette mycotoxine. Les résultats montrent donc un risque sanitaire pour la population de la ville de Veracruz. Une extension de ce travail à la totalité de l’Etat de Veracruz, incluant la population rurale, devrait être menée du fait du risque probablement accru de cette dernière catégorie de population en lien avec sa plus forte consommation de maïs. / One of the chemical hazards that WHO has reported more frequently is cereals contamination with mycotoxins, mainly aflatoxins and fumonisins. NOM-188-SSA1-2002 establishes that aflatoxin concentration in grain should not exceed 20 mg kg-1 ; however, there are reported concentrations > 200 mg kg-1 in maize. Although it has been documented that nixtamalizacion removes more than 90% of fumonisins and between 80 and 95% of aflatoxins, the residual amount could be important, finding reports concentrations higher than 100 mg kg-1 of aflatoxin in tortilla, representing a risk due to the high consumption of tortillas in Mexico (325 g d-1). The JECFA (2001) establishes a maximum intake of 2 mg kg-1 pc d-1 for fumonisin and aflatoxin recommends reducing “as low as reasonably achievable” levels. 3 random and representative sampling in Veracruz city, each in 40 tortillerias, were made. Corn intake and weight of the population were estimated using a consumption questionnaire. Mycotoxins analysis were performed by HPLC-FD using immunoaffinity columns according to European standard UNE-EN ISO 14123 : 2008 for aflatoxins and UNE-EN 13585 : 2002 for fumonisin in the CIRAD (Montpellier, France). Statistical analysis were performed under a probabilistic approach in collaboration with the University of Bretagne Occidentale (Brest, France), building probability density function (PDF) and using the Monte Carlo method. PDF parameters of the weight of the population was 74.15kg for men (which coincides with reported by CANAIVE) and 65.83kg for women ; the pollution aflatoxin tortilla was 0.54 – 1.96mg kg-1 and fumonisin from 65.46 – 136.00mg kg-1 ; the tortilla consumption was 148.3g of corn per person per day ; the daily intake of aflatoxins was 0.94 – 3.14ng kg-1 bw d-1 and fumonisin of 146.24 – 314.99ng kg-1 bw d-1. Samples with higher aflatoxin contamination came from tortillerias that make the nixtamalization in situ. In assessing exposure it was found that up to 60% of the population could be consuming more than the recommended by JECFA (2001) for aflatoxin dose (1ng kg-1 bw d-1). Exposure to fumonisins intake was < 5% due to low contamination by these mycotoxins. The results suggest that the population of the city of Veracruz could be in food risk by eating contaminated corn tortillas AFT. It is advisable to extend this study in rural communities, where risk factors could increase.

Dans cette thèse, une approche combinant des données issues de capteurs hétérogènes pour la reconnaissance d'activités des personnes âgées à domicile est proposée. Cette approche consiste à combiner les données fournies par des capteurs vidéo avec des données fournies par des capteurs environnementaux pour suivre l'interaction des personnes avec l'environnement. La première contribution est un nouveau modèle de capteur capable de donner une représentation cohérente et efficace des informations fournies par différents types de capteurs physiques. Ce modèle inclue l'incertitude sur la mesure. La deuxième contribution est une approche, basée sur une fusion multicapteurs, pour la reconnaissance d'activités. Cette approche consiste à détecter la personne, suivre ses mouvements, reconnaître ses postures et ses activités d'intérêt, par une analyse multicapteurs et une reconnaissance d'activités humaines. Pour résoudre le problème de la présence de capteurs hétérogènes, nous avons choisi de réaliser la fusion à haut niveau (niveau événement) des différentes données issues des différents capteurs, en combinant les événements vidéo avec les événements environnementaux. La troisième contribution est l'extension d'un langage de description qui permet aux utilisateurs (ex. le corps médical) de décrire les activités d'intérêt dans des modèles formels. Les résultats de cette approche sont montrés pour la reconnaissance des AVQ pour de vraies personnes agées évoluant dans un appartement expérimental appelé GERHOME équipé de capteurs vidéo et de capteurs environnementaux. Les résultats obtenus de la reconnaissance des différentes AVQ sont encourageants.

Cette thèse présente la Simulation des Grandes Echelles (LES) de l’injection, de la pulvérisation et de la cavitation dans un injecteur pour les applications liées aux moteurs à combustion interne. Pour la modélisation de l’atomisation, on utilise le modèle ELSA (Eulerian Lagrangian Spray Atomization). Le modèle résout la fraction volumique du combustible liquide ainsi que la densité de surface d’interface liquide-gaz pour décrire le processus complet d’atomisation. Dans cette thèse, l’écoulement à l’intérieur de l’injecteur est également pris en compte pour une étude ultérieure de l’atomisation. L’étude présente l’application du modèle ELSA à un injecteur Diesel typique, à la fois dans le contexte de RANS et de LES.Le modèle est validé à l’aide de données expérimentales disponibles dans Engine Combustion Network (ECN). Le modèle ELSA, qui est normalement conçu pour les interfaces diffuses (non résolues), lorsque l’emplacement exact de l’interface liquide-gaz n’est pas pris en compte, est étendu pour fonctionner avec une formulation de type Volume of Fluid (VOF) de flux à deux phases, où l’interface est explicitement résolu. Le couplage est réalisé à l’aide de critères IRQ (Interface Resolution Quality), qui prennent en compte à la fois la courbure de l’interface et la quantité modélisée de la surface de l’interface. Le modèle ELSA est développé en premier lieu en considérant les deux phases comme incompressibles. L’extension à la phase compressible est également brièvement étudiée dans cette thèse. Il en résulte une formulation ELSA compressible qui prend en compte la densité variable de chaque phase. En collaboration avec l’Imperial College de Londres, la formulation de la fonction de densité de probabilité (PDF) avec les champs stochastiques est également explorée afin d’étudier l’atomisation. Dans les systèmes d’injection de carburant modernes, la pression locale à l’intérieur de l’injecteur tombe souvent en dessous de la pression de saturation en vapeur du carburant, ce qui entraîne une cavitation. La cavitation affecte le flux externe et la formulation du spray. Ainsi, une procédure est nécessaire pour étudier le changement de phase ainsi que la formulation du jet en utilisant une configuration numérique unique et cohérente. Une méthode qui couple le changement de phase à l’intérieur de l’injecteur à la pulvérisation externe du jet est développée dans cette thèse. Ceci est réalisé en utilisant le volume de formulation de fluide où l’interface est considérée entre le liquide et le gaz; le gaz est composé à la fois de vapeur et d’airambiant non condensable. / This thesis presents Large Eddy Simulation (LES) of fuel injection, atomization and cavitation inside the fuel injector for applications related to internal combustion engines. For atomization modeling, Eulerian Lagrangian Spray Atomization (ELSA) model is used. The model solves for volume fraction of liquid fuel as well as liquid-gas interface surface density to describe the complete atomization process. In this thesis, flow inside the injector is also considered for subsequent study of atomization. The study presents the application of ELSA model to a typical diesel injector, both in the context of RANS and LES. The model is validated with the help of experimental data available from Engine Combustion Network (ECN). The ELSA model which is normally designed for diffused (unresolved) interfaces, where the exact location of the liquid-gas interface is not considered, is extended to work with Volume of Fluid (VOF) type formulation of two phase flow, where interface is explicitly resolved. The coupling is achieved with the help of Interface Resolution Quality (IRQ) criteria, that takes into account both the interface curvature and modeled amount of interface surface. ELSA model is developed first considering both phases as incompressible, the extension to compressible phase is also briefly studied in this thesis, resulting in compressible ELSA formulation that takes into account varying density in each phase. In collaboration with Imperial College London, the Probability Density Function (PDF) formulation with Stochastic Fields is also explored to study atomization. In modern fuel injection systems, quite oftenthe local pressure inside the injector falls below the vapor saturation pressure of the fuel, resulting in cavitation. Cavitation effects the external flow and spray formulation. Thus, a procedure is required to study the phase change as well as jet formulation using a single and consistent numerical setup. A method is developed in this thesis that couples the phase change inside the injector to the external jet atomization. This is achieved using the volume of fluid formulation where the interface is considered between liquid and gas; gas consists of both the vapor and non condensible ambient air.