L'émergence de pathogènes multi-résistants ne cesse d'augmenter et présente un problème majeur dans le secteur alimentaire et de santé. La recherche d'une nouvelle classe d'agents antimicrobiens considérée comme solutions de rechange aux antibiotiques conventionnels est rendue quasi-obligatoire et d'une importance cruciale. Une des alternatives prometteuses est l'utilisation des peptides antimicrobiens (PAM). L'utilisation des PAM d'origine bactérienne, appelés bactériocines, comme une option prometteuse dans la lutte contre ce phénomène de résistance est d'un intérêt potentiel à l'heure actuelle. Des études ont mis en évidence la relation structure-fonction de ces molécules anti-pathogènes. Cependant, les modèles utilisés dans les études d'activités antimicrobiennes contre des souches bactériennes à Gram négatif et à Gram positif, s'avèrent insuffisants. La présente étude vise à développer des modèles in silico simulant les caractéristiques physicochimiques et structurales des membranes bactériennes d'Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus et Listeria monocytogenes. Pour ce faire, les données relatives à la composition de la membrane de chaque bactérie ont été rassemblées, ensuite les composantes sélectionnées ont été construites grâce au logiciel «Chemdoodle» et regroupées dans une bibliothèque tridimensionnelle constituée des différentes unités nécessaires au développement des modèles. Une étape d'assemblage a été effectuée à l'aide du logiciel «Molsoft icm-pro». Ces modèles permettront d'étudier les interactions bactériocines-membranes ainsi que de prédire et sélectionner les séquences peptidiques ayant une activité antimicrobienne optimale.

Plusieurs paradigmes de programmation existent pour aider à résoudre des problèmes d'optimisation combinatoire, l'un d'entre eux étant la programmation par contraintes. L'idée de ce paradigme consiste à modéliser le problème à résoudre à l'aide de contraintes, c'est-à-dire des déclarations qui forcent les variables du problème à respecter une relation mathématique. Les contraintes des problèmes ont habituellement des paramètres qui permettent de préciser la relation mathématique à respecter et des variables de décision qui représentent les variables pour lesquelles la relation mathématique doit s'appliquer. Bien qu'intéressant en soi, la programmation par contraintes peut également s'étendre sur d'autres concepts, notamment la modélisation automatique. L'acquisition ou apprentissage de contraintes consiste à apprendre les différentes contraintes, incluant les valeurs des paramètres, qui peuvent expliquer un ensemble d'exemples fournis. L'apprentissage de contraintes peut être utile dans plusieurs situations, comme l'apprentissage de structures d'horaires d'hôpitaux à l'aide d'anciens exemples d'horaires. L'apprentissage de contraintes est encore un domaine nouveau pour lequel les stratégies doivent encore être adaptées ou développées. Les techniques d'acquisition existantes varient en genre, incluant des méthodes qui créent des solutions artificielles pour interagir avec un utilisateur ou des approches qui se basent sur des analyses mathématiques rigoureuses de solutions pour faire des choix sans jamais communiquer avec l'utilisateur. Dans ce mémoire, nous explorons une nouvelle méthode pour performer l'acquisition de contraintes. Le critère principal de la méthode développée est basé sur le nombre de solutions du modèle considéré et utilise des outils de dénombrement. Notre technique performe bien sur les problèmes essayés et ouvre la porte à une nouvelle manière d'apprivoiser les problèmes d'acquisition de contraintes. / Several programming paradigms exist to help solve combinatorial optimization problems, one of them being constraint programming. The idea of this paradigm is to model the problems to solve using constraints, i.e. statements that force the variables of the problem to respect a mathematical relation. The constraints of a problem usually have parameters that allow to specify the mathematical relationship to be respected and decision variables that represent the variables on which the mathematical relationship must be applied. Although interesting in itself, constraint programming can also expand on other concepts, such as the automatisation of the modeling process. Constraints acquisition consists in learning the different constraints, including parameter values, which can explain a set of examples provided. Constraint acquisition can be useful in multiple situations, such as learning structures in schedules for hospitals using old schedules. Constraint learning is still a new area for which strategies still need to be adapted or developed. The existing techniques of acquisition varies widely in style, including methods that create artificial solutions to interact with a user or approaches which are based on complex mathematical analyzes of real solutions to make choices without ever communicating with the user. In this thesis, we explore a new method to perform the acquisition of constraints. The main criterion of the developed method is based on the number of solutions of the considered model and uses tools of model counting. Our technique works well on proven problems and opens the door to a new way of approaching acquisition constraint problems.

La séparation gravimétrique est probablement le plus ancien procédé utilisé pour la séparation des minéraux. Le type de séparateur gravimétrique analysé dans le cadre de cette étude est un classificateur hydraulique à lit dense. Ces appareils séparent les minéraux en fonction de leur dimension et de leur densité à l'aide d'un courant d'eau ascendant. L'objectif principal de la présente étude est de développer un modèle phénoménologique qui prend en compte les variables opératoires du classificateur et les dimensions de l'appareil. Le modèle mathématique développé a comme objectif d'aider les opérateurs à améliorer les procédés utilisant des classificateurs hydrauliques, en permettant la simulation de différentes stratégies de régulation et la conception des équipements pour des applications particulières. De plus, l'outil de simulation permet de prédire les états de variables non mesurées et/ou non mesurables comme la densité locale, la composition de la surverse, l'emplacement des interfaces, permettant ainsi d'être utilisé comme capteur virtuel. Toutefois, les montages industriels sont complexes à simuler, parce qu'ils opèrent à des régimes d'écoulement très turbulent tandis que certains des modèles mathématiques existants ne peuvent pas supporter de grandes variations de la concentration solide en fonction de la hauteur, en plus de généralement nécessiter des coefficients qui doivent être déterminés par des essais conduits en laboratoire, dans des conditions contrôlées. Or, pour que l'algorithme de simulation soit utilisable, peu importe les contraintes, il aura fallu introduire de nouveaux concepts pour la modélisation et la résolution du bilan de masse. Il est question, entre autres, de l'ajout de la vitesse de la pulpe, plutôt que celle du fluide, de l'estimation de la concentration solide maximale dans le lit fluidisé, de la prise en compte des caractéristiques de l'alimentation, et de l'estimation de la diffusion turbulente. L'algorithme développé dans nos travaux a été mis à l'épreuve en simulant et comparant les opérations d'appareils installés à l'usine de bouletage d'ArcelorMittal Canada et d'un montage de laboratoire installé à l'Université Laval. Ces équipements sont employés pour séparer les oxydes de fer de contaminants, composés majoritairement de quartz et de silicates de faible densité. / Gravimetric separation is probably the oldest process used by the mining industries for the separation of minerals. The type of gravity separator analyzed in this study is a dense bed hydraulic classifier. These devices separate minerals according to their size and density using a water stream. The main objective of the study is to develop a phenomenological model that considers the operating variables of the classifier and the physical construction of the apparatus. The model developed will be able to help operators improve existing processes by simulating different control strategies and design equipments. In addition, the algorithm can predict variables that are not measured such as the characteristics of the material inside the reactor such as local density, solids concentration, positions of the interfaces. However, the industrial reactors are complex to simulate because they operate at very turbulent flow regimes and some of the existing models cannot handle large solid variation within the reactor. The proposed models in the literature have coefficients that require parameters that need to be determined from tests conducted in the well-controlled environment of a laboratory. In order to develop the simulation algorithm, it was necessary to develop a new way of solving the mass balance and new concepts were introduced in the formulation of the model such as 1) using pulp velocity rather than the fluid velocity, 2) estimating the maximum solid concentration in the fluidized bed, 3) considering the feed characteristics, 4) estimating the turbulent diffusion as a function of the pulp velocity. The developed algorithm was tested by simulating and comparing the operation of hydraulic classifiers used at the ArcelorMittal Canada pellet plant and a laboratory set-up at Laval University. This equipment is used to separate iron oxides from contaminants composed mainly of silicon dioxides.

L'utilisation d'articulations compliantes permet de réduire le jeu mécanique dans les manipulateurs robotiques. Cependant les particularités de leur comportement qui diffère de celui des articulations conventionnelles ne peuvent pas être prises en compte dans les modèles actuels, ce qui a pour effet de diminuer le gain de précision espéré. Dans cette thèse, une modélisation qui respecte à la fois des contraintes géométriques et des contraintes statiques entre les variables articulaires est proposée. Elle permet de décrire avec précision le comportement de ces mécanismes compliants, notamment en pouvant considérer plusieurs degrés de liberté par articulation compliante. Les coordonnées généralisées, qui correspondent à un ensemble minimal de variables articulaires nécessaires pour décrire complètement la configuration du mécanisme, sont utilisées pour calculer la pose de l'effecteur à partir du modèle géométrique. Ces coordonnées ne sont pas directement fixées par l'utilisateur, mais elles s'ajustent de manière à ce que l'équilibre statique du mécanisme soit respecté. Elles sont donc fonction d'un certain nombre de paramètres extérieurs que le modèle géométrico-statique proposé peut prendre en compte: la position des actionneurs, les efforts extérieurs appliqués sur le mécanisme et le poids de ses membrures. Du fait de la complexité de certaines équations de ce modèle géométrico-statique, un modèle quasi-statique a également été développé. Ce dernier donne les relations linéaires qui existent entre les variations des paramètres extérieurs et celles de la configuration du mécanisme. Pour obtenir ces relations, la matrice de raideur des mécanismes parallèles compliants a été calculée de façon générale. La formulation de ce modèle quasi-statique est très simple et repose sur deux nouvelles matrices : la matrice de compliance cartésienne et la matrice jacobienne quasi-statique. Cette dernière matrice intègre les effets des déformations du mécanisme sur son comportement cinématique grà¢ce à une matrice des ratios de transmission du mouvement des actionneurs. Enfin, trois exemples d'applications ont été traités afin de montrer les apports de ces modèles, non seulement leur gain de précision, mais aussi les nouvelles possibilités qu'ils offrent. Désormais les mécanismes parallèles compliants, mais également mécanismes bistables, les mécanismes compliants sous-actionnés et même les mécanismes conventionnels peuvent être modélisés avec les mêmes équations. / The use of compliant joints reduces the mechanical clearance in robotic manipulators. However, the particularities of their behaviour, which differs from that of conventional joints, cannot be taken into account in existing models, which mitigates the expected gain in accuracy. In this thesis, a model satisfying both the kinematic constraints and the static constraints between the joint variables is proposed. It enables to precisely describe the behaviour of a compliant mechanism, notably by allowing the consideration of several degrees of freedom for a single compliant joint. The generalized coordinates, which correspond to a minimal set of joint variables required to completely describe the configuration of the mechanism, are used to calculate the pose of the end-effector in the geometric model. These coordinates are not directly set by the user but adjust themselves such that the static equilibrium of the mechanism is satisfied. Therefore, they are function of some external parameters taken into account in the proposed kinemato-static model: the position of the actuators, the external efforts applied on the mechanism and the weight of its rigid links. Because of the complexity of some equations of this kinemato-static model, a quasi-static model was also developed. The latter gives linear relationships between the variations of the external parameters and the variations of the configuration of the mechanism. To obtain these relationships, the stiffness matrix of compliant parallel mechanisms was derived in a general form. The formulation of this quasi-static model is very simple and uses two new matrices: the Cartesian compliance matrix and the quasi-static Jacobian matrix. The latter matrix integrates the effects of the deformations of the mechanisms in its kinematic behaviour using a matrix of the transmission ratios of the motion of the actuators. Finally, three examples of applications are given in order to illustrate the contributions of these models, not only regarding the gain in precision, but also the novel possibilities they offer. From then on, compliant parallel mechanisms, but also bistable mechanisms, under-actuated compliant mechanisms and even conventional mechanisms can be modeled with the same equations.

Cette thèse de doctorat porte sur la modélisation numérique du comportement des sables à l'aide de la loi de comportement NorSand-aUL. Cette loi, développée dans le cadre de ce projet de recherche, est une évolution du modèle NorSand spécifiquement adaptée à la modélisation du comportement des sables soumis à des sollicitations cycliques. La révision des performances de NorSand sous différents types de sollicitations (triaxial compression, cisaillement simple statique et cyclique, cisaillement à direction et ratio des contraintes principales contrôlés) a permis l'identification de certains points faibles du modèle, rendant ses modélisations du comportement des sables sous sollicitations cycliques insatisfaisantes. Afin de corriger ces lacunes, deux groupes de modifications ont été proposés. D'abord, la théorie de l'état critique anisotrope a été implémentée dans NorSand, afin d'y créer une dépendance vis-à-vis du type et de la direction des chargements. Cette modification a grandement amélioré les performances du modèle pour la modélisation du comportement encisaillement simple statique. La deuxième modification proposée s'est articulée autour de la formulation d'une nouvelle mécanique de génération de la plasticité lors du déchargement des sables. L'existence d'une deuxième surface de plasticité, nichée à l'intérieur de la surface de plasticité originale de NorSand, a été postulée. Les capacités de modélisation d'une version de NorSand incorporant cette nouvelle mécanique ont été confirmées grâce à la modélisation d'essais triaxiaux drainés et non drainés comprenant des phases de déchargement. Les deux modifications proposées au modèle NorSand au cours de ce projet de recherche ont finalement été agrégées pour mener à la formulation de NorSand-aUL. Ce nouveau modèle a été utilisé pour la modélisation d'essais de cisaillement simple cyclique effectués sur deux sables. Ces modélisations ont démontré les gains réalisés, particulièrement pour les essais effectués sur sable lâche, par rapport aux performances antérieurement obtenues à l'aide de la version originale de NorSand. Des axes de recherche future ont été proposés afin d'améliorer les performances de NorSand-aUL, notamment pour la modélisation du comportement des sables denses soumis à des sollicitations cycliques. / This PhD thesis deals with the numerical modelling of sand behaviour using the NorSandaUL constitutive law. This law, developed as part of this research project, is an evolution ofthe NorSand model specifically adapted to the modelling of sand behaviour under cyclicloading. The review of NorSand's performance under various types of loading (triaxial compression, static and cyclic simple shear, fixed principal stress direction and fixed principal stress ratio) has allowed the identification of certain weak points in the model, making its behaviour modellings under cyclic loading unsatisfactory. In order to address these short comings, two groups of modifications were proposed. First, the anisotropic criticalstate theory was implemented in NorSand, in order to create a dependency on the type and direction of loading. This modification greatly improved the performance of the model for predicting static simple shear behavior. The second proposed modification focused on the formulation of a new mechanics for the generation of plasticity during unloading. The existence of a second yield surface, nested within the original NorSand yield surface, was postulated. The modelling capabilities of a version of NorSand incorporating this new mechanics were confirmed by satisfactory modelling results of drained and undrained triaxialtests which included unloading phases. The two modifications to NorSand proposed over the course this research project were eventually aggregated to lead to the formulation of NorSand-aUL. This new model was used to model cyclic simple shear tests for two sands. These modelling results demonstrated the gains made, particularly for tests conducted on loose sands, compared to the performance previously obtained using the original version of NorSand. Areas for future research were proposed to improve the performance of NorSandaUL, particularly in modelling the behaviour of dense sands under cyclic loading.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Un modèle numérique tridimensionnel a été développé pour la simulation du système chimique quartz-eau couplé avec l’écoulement à densité et viscosité variable dans les milieux poreux discrètement fracturés. Le nouveau modèle simule aussi le transfert de chaleur dans les milieux poreux fracturés en supposant que l’expansion thermique du milieu est négligeable. Les propriétés du fluide, densité et viscosité, ainsi que les constantes chimiques (constant de taux de dissolution, constant d’équilibre, coefficient d’activité) sont calculées en fonction de la concentration des ions majeurs et de la température. Des paramètres de réaction et d’écoulement, comme la surface spécifique du minéral et la perméabilité sont mis jour à la fin de chaque pas de temps avec des taux de réaction explicitement calculés. Le modèle suppose que des changements de la porosite et des ouvertures de fractures n’ont pas d’impact sur l’emmagasinement spécifique. Des pas de temps adaptatifs sont utilisés pour accélérer et ralentir la simulation afin d’empêcher des résultats non physiques. Les nouveaux incréments de temps dépendent des changements maximum de la porosité et/ou de l’ouverture de fracture. Des taux de réaction au niveau temporel L+1 (schéma de pondération temporelle implicite) sont utilisés pour renouveler tous les paramètres du modèle afin de garantir la stabilité numérique. Le modèle a été vérifié avec des problèmes analytiques, numériques et physiques de l’écoulement à densité variable, transport réactif et transfert de chaleur dans les milieux poreux fracturés. La complexité de la formulation du modèle permet d’étudier des réactions chimiques et l’écoulement à densité variable d’une façon plus réaliste qu’auparavant possible. En premier lieu, cette étude adresse le phénomène de l’écoulement et du transport à densité variable dans les milieux poreux fracturés avec une seule fracture à inclinaison arbitraire. Une formulation mathématique générale du terme de flottabilité est dérivée qui tient compte de l’écoulement et du transport à densité variable dans des fractures de toute orientation. Des simulations de l’écoulement et du transport à densité variable dans une seule fracture implanté dans une matrice poreuse ont été effectuées. Les simulations montrent que l’écoulement à densité variable dans une fracture cause la convection dans la matrice poreuse et que la fracture à perméabilité élevée agit comme barrière pour la convection. Le nouveau modèle a été appliqué afin de simuler des exemples, comme le mouvement horizontal d’un panache de fluide chaud dans un milieu fracturé chimiquement réactif. Le transport thermohalin (double-diffusif) influence non seulement l’écoulement à densité variable mais aussi les réactions chimiques. L’écoulement à convection libre dépend du contraste de densité entre le fluide (panache chaud ou de l’eau salée froide) et le fluide de référence. Dans l’exemple, des contrastes de densité sont généralement faibles et des fractures n’agissent pas comme des chemins préférés mais contribuent à la dispersion transverse du panache. Des zones chaudes correspondent aux régions de dissolution de quartz tandis que dans les zones froides, la silice mobile précipite. La concentration de silice est inversement proportionnelle à la salinité dans les régions à salinité élevée et directement proportionnelle à la température dans les régions à salinité faible. Le système est le plus sensible aux inexactitudes de température. Ceci est parce que la température influence non seulement la cinétique de dissolution (équation d’Arrhenius), mais aussi la solubilité de quartz. / A three-dimensional numerical model is developed that couples the quartz-water chemical system with variable-density, variable-viscosity flow in fractured porous media. The new model also solves for heat transfer in fractured porous media, under the assumption of negligible thermal expansion of the rock. The fluid properties density and viscosity as well as chemistry constants (dissolution rate constant, equilibrium constant and activity coefficient) are calculated as a function of the concentrations of major ions and of temperature. Reaction and flow parameters, such as mineral surface area and permeability, are updated at the end of each time step with explicitly calculated reaction rates. The impact of porosity and aperture changes on specific storage is neglected. Adaptive time stepping is used to accelerate and slow down the simulation process in order to prevent physically unrealistic results. New time increments depend on maximum changes in matrix porosity and/or fracture aperture. Reaction rates at time level L+1 (implicit time weighting scheme) are used to renew all model parameters to ensure numerical stability. The model is verified against existing analytical, numerical and physical benchmark problems of variable-density flow, reactive solute transport and heat transfer in fractured porous media. The complexity of the model formulation allows chemical reactions and variable-density flow to be studied in a more realistic way than previously possible. The present study first addresses the phenomenon of variable-density flow and transport in fractured porous media, where a single fracture of an arbitrary incline can occur. A general mathematical formulation of the body force vector is derived, which accounts for variable-density flow and transport in fractures of any orientation. Simulations of variable-density flow and solute transport are conducted for a single fracture, embedded in a porous matrix. The simulations show that density-driven flow in the fracture causes convective flow within the porous matrix and that the highpermeability fracture acts as a barrier for convection. The new model was applied to simulate illustrative examples, such as the horizontal movement of a hot plume in a chemically reactive fractured medium. Thermohaline (double-diffusive) transport impacts both buoyancy-driven flow and chemical reactions. Free convective flow depends on the density contrast between the fluid (hot brine or cool saltwater) and the reference fluid. In the example, density contrasts are generally small and fractures do not act like preferential pathways but contribute to transverse dispersion of the plume. Hot zones correspond to areas of quartz dissolution while in cooler zones, precipitation of imported silica prevails. The silica concentration is inversely proportional to salinity in high-salinity regions and directly proportional to temperature in low-salinity regions. The system is the most sensitive to temperature inaccuracy. This is because temperature impacts both the dissolution kinetics (Arrhenius equation) and the quartz solubility.

Le ressort à lames est l'une des composantes principales d'une suspension mécanique de camions lourds. Le comportement dynamique du ressort à lames est très complexe. Cette recherche vise à développer un modèle numérique reflétant le comportement dynamique de différents types de ressorts à lames, soient oeillet-oeillet, oeillet-rouleau et rouleau-rouleau. Le comportement dynamique du ressort à lames possède un élément élastique et un élément d'hystérésis. Des essais sont effectués pour caractériser expérimentalement les ressorts à lames. Puis, un modèle hybride est développé pour représenter le comportement dynamique efficacement et à faibles coûts en combinant le modèle de Bouc-Wen et le modèle par éléments finis d'Adams Car. Le modèle de Bouc-Wen est non physique et modélise le comportement hysté- rétique du ressort à lames tandis que le modèle par éléments finis est physique et représente le mouvement vertical et longitudinal du ressort à lames suite à l'application d'une charge. / A leaf spring is the main component of the mechanical suspension on heavy trucks. The dynamic behavior of the leaf spring is very complex. This research aims to develop a numerical model that reflect the dynamic behavior of different types of leaf springs, such as: double-eye, eye-roller and roller-roller. Tests are performed to experimentally characterize the leaf springs. Then, a hybrid model is developped to represent the dynamic behavior efficiently and at low cost by combining the non-physical model of Bouc-Wen and the Adams Car finite element model. The Bouc-Wen model is non-physical and models the hysteresis behavior of the leaf spring while the finite element model is physical and represents the vertical and longitudinal movements of the leaf spring following the application of a load.

Cette étude traite de l'optimisation de deux types de collecteurs solaires, soit du collecteur solaire plan et du collecteur solaire vertical poreux. Essentiellement, le collecteur solaire plan est disposé sur une surface plane horizontale ou inclinée, et permet de capter la radiation solaire pour la transférer sous forme de chaleur à un fluide circulant par convection forcée dans un ou des tuyaux sous la plaque absorbante. La problématique consiste à déterminer la distribution optimale en termes de géométrie, de matériaux et de régime d'opération dans le but d'une part de maximiser l'efficacité énergétique du système et d'autre part de minimiser le coût total annualisé du système. Cette étude est effectuée sur une période annuelle en considérant les conditions climatiques mensuelles moyennes de la région de Québec. Un modèle mathématique permettant de résoudre analytiquement ce problème est élaboré dans le but de réaliser numériquement l'optimisation énergétique alors que les algorithmes génétiques (AG) sont utilisés pour réaliser l'optimisation économique du collecteur solaire plan. Pour ce qui est du collecteur vertical poreux, il est constitué de deux plaques verticales dont l'une reçoit de la radiation solaire. L'écoulement entre les plaques peut être généré naturellement par le réchauffement du fluide ou encore peut être amplifié par l'ajout d'un système de pompage externe. Les champs de vitesse et de température sont déterminés par la résolution numérique des équations de NavierStokes adaptées pour un écoulement en milieu poreux et l'équation de la conservation de l'énergie, utilisant la technique des volumes finis. L'optimisation de paramètres géométriques ainsi que d'un paramètre d'opération est finalement réalisée en considération de différents écoulements dans le but de maximiser le transfert d'énergie au fluide. / Solar energy is currently regarded as a way to reduce the impact on global Earth warming of the increasing energetic needs. Solar heating is investigated in this paper with the study of two kinds of solar heat collectors. The optimal configuration of a solar flat plate collector that allows maximum heat transfer from solar radiation to the fluid circulating within the System is investigated with consideration of pumping power needed to operate in an optimal regime. The study is done for a collector working over an entire year in Québec City. Shape factor and number of elementary collectors are optimized under mass, absorbing surface area and pipes volume constraints. An economic analysis of the flat plate collector is next considered, for which dimensioning the system becomes possible. Economic performance is maximized with a numeric code, using a genetic algorithm (GA). A thermal limit is added for this case and mass, absorbing surface area, pipes volume, material, number of glass covers, form factor and the number of elementary collectors are optimized with the objective of minimizing the total annual cost of the flat plate collector. Next, the thermal performance of a porous solar wall is investigated. The system studied is a porous media between two vertical plates in which a fluid circulates. The fluid is driven by natural convection resulting from the heating of one vertical plate. The thermal performance is evaluated with a CFD code based on the finite volume approach. Shape factor is optimized and the possibility of adding a pumping system is studied to increase thermal performance.

Les méthodes symboliques de traitement des systèmes multicorps présentent des avantages notables par rapport aux méthodes numériques. Dans ce travail, nous présentons un outil de traitement symbolique des systèmes multicorps que nous avons réalisé. Il fait appel à une modélisation automatisée basée sur un jeu de questions intelligentes qui limite les risques d'erreur. Les équations de mouvement produites se présentent sous une forme lisible. Un tel résultat a été rendu possible grâce à un moteur symbolique évolué basé sur la librairie SymbolicC++ et adapté pour le formalisme multicorps adopté. La disponibilité des équations sous une forme naturelle nous a permis d'entreprendre une validation directe des résultats en comparant ces derniers à ceux fournis par les méthodes analytiques de la dynamique des solides. Un module de résolution numérique des équations de mouvement a été réalisé pour la vérification des résultats des systèmes complexes. Une telle vérification a été effectuée par rapport à un logiciel numérique commercial populaire. Des tests ont été entrepris avec succès au travers de divers projets d'intérêt académique.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / L'usage de la modélisation pour aider à opérer ou à concevoir des systèmes d'épuration est de plus en plus fréquent. Cependant, dans le cas de la biofiltration, peu de modèles accessibles existent. L'objectif de cette étude est de vérifier l'applicabilité d'un logiciel commercial à différents types de biofiltres et de simuler le comportement des composés solubles et particulaires sur une chaîne de traitement par biofiltration. La station Seine Centre du SIAAP, localisée à Paris, a été choisie. Traitant un débit moyen de 240 000 m3/j, elle met en oeuvre des biofiltres secondaires de type Biofor®, des biofiltres tertiaires nitrifiants de type Biostyr et des biofiltres dénitrifiants de type Biofor®. Une base de données de six ans, comprenant les concentrations journalières en plusieurs endroits de la station pour les principaux polluants (MeS, DCO, NFL.+, NO3", NTK), a été utilisée. Le logiciel de modélisation choisi pour cette étude est GPS-X®, couramment utilisé dans l'industrie. Ce simulateur propose un module de biofiltration complet, qui est composé de cinq sous-modèles : hydraulique, de filtration, de lavage, de réactions biologiques et de biofilm. Les paramètres du modèle ont été étudiés afin de déterminer leur influence sur la réponse en sortie, ce qui a permis de construire un diagramme de calage. Dans un premier temps, le modèle a été calé et validé pour chaque biofiltre pris séparément, en comparant les résultats obtenus aux données de terrain. Le modèle a ensuite été calé et validé pour simuler la chaîne de biofiltres en entier, en temps sec puis en temps de pluie, dans une configuration différente. Les résultats fournis par le modèle ont été analysés statistiquement. Enfin, le modèle a été utilisé pour effectuer des tests de surcharge hydraulique.