L’utilisation de lasers pulsés ouvre la voie à de nouvelles fonctionnalités et à une compacité accrue des systèmes lidars pour la mesure de vibration à distance. Or des bruits de phase et d’amplitude affectent le signal lidar, diminuant particulièrement les performances du régime impulsionnel à multiplets, concept par ailleurs prometteur pour la mesure à longue portée.Ces travaux portent d’abord sur la caractérisation expérimentale de ces bruits afin de les modéliser, en particulier l’effet de la turbulence atmosphérique. Puis nous cherchons à optimiser les formes d’ondes et le traitement du signal en fonction de la vibration et de la statistique de bruit. Nous proposons une méthode originale basée sur un estimateur du maximum de vraisemblance de la fréquence Doppler, associé à une extraction à partir de la représentation temps-fréquence du signal. L’apport de cette approche est constaté par la simulation et l’expérience, en comparant les performances de plusieurs régimes d’émission. / The use of pulsed lasers could lead to new functionnalities and increased compacity of lidar systems for remote vibration sensing. However, specific amplitude and phase noises affect the lidar signal, and particularly decrease the performance of a polypulse based emission regime, thought to be promising for very long range measurements.This work first deals with the experimental characterization of these noise sources in order to properly model them, with a focus on atmospheric turbulence. We then seek to optimize the employed waveform and signal processing in regard of the vibration and noise conditions. An original method is proposed that involves maximum likelihood based estimation of the vibration-induced Doppler shift, and its extraction from a time-frequency representation of the signal. The benefits of this approach are shown in simulation and experimentation, by comparing the performance of various emission modes.

No description available.

L'accroissement de la demande en contenu virtuel, tant en termes qualitatifs que quantitatifs, révèle de nouveaux défis scientifiques.Par exemple, la génération et la manipulation de formes 3D et d'animation sont particulièrement difficiles.Les méthodes modernes contournent ces difficultés en proposant des approches basées sur des algorithmes d'optimisation.Ces derniers utilisent des connaissances a priori sur les données à manipuler afin de générer de nouvelles données satisfaisant des contraintes dictées par l'utilisateur.De tels outils présentent le désaventage d'être indirects, couteux, et non génériques, ce qui limite la liberté artistique de l'utilisateur en le contraignant à de nombreux essais.Les objectifs de cette thèse sont pluriels.D'une part, elle vise à améliorer le contrôle de l'utilisateur en proposant des méthodes de manipulation interactives et directes.D'une autre, elle cherche à rendre ces méthodes capables de manipuler des contenus plus variés en proposant des outils novateurs et génériques.Plus précisément, cette thèse introduis trois méthodes de modélisation d'objets 3D.La première est une méthode basée exemple de génération d'objets composites caractérisés par l'adjacence de leur sous-parties.La seconde propose une interface de types "peinture" pour décrire les distributions d'objets dans une scène 3D.La troisième étend le princides des grammaires génératives à la déformation d'objets hiérarchiques.Nous proposons également deux méthodes de modélisation d'animation.La première offre de modéliser des scènes natuelles de cascades grâce à des controlleurs vectoriels.La seconde permet de sculpter une animation de liquide en manipulant directement ses éléments spatio-temporels saillants. / As virtual content continually grows in quantity and quality, new challenges arise.Amongst others, generating and manipulating 3D shapes and animations have become intricate tasks.State of the art methods attempt to hide this complexity through complex tools, which exploit content semantics for running optimization procedures, yielding constraint matching outputs.However, the control offered by such methods is often indirect, object-specific, and heavy, which imposes long trial-and-error cycles and restrains artistic freedom.The focus of this thesis is twofolds:First, improving user control through interactive and direct content manipulation;Second, enlarging the spectrum of manipulable content with innovative or generic content representations.We introduce three new mehods related to 3D shapes design:A part-based modeling tool allowing to generate assembly shapes with semantic adjacency constraints;A painting tool for distributing objects in a 3D scene;And a grammar-based hierarchical deformation paradigm, enabling the interactive deformation of complex models.We also propose two methods related to the design of animated contents: A vectorial editing tool to synthesize consistent waterfall scenes;And finally a sculpting method enabling to design new liquid animation from examples.

Le Ca2+ est un messager intracellulaire impliqué dans de nombreux phénomènes physiologiques: sécrétion, fécondation, production d'énergie, ou encore régulation de gène. Suite à une stimulation appropriée de la cellule, on peut mesurer des signaux calciques sous forme d'oscillations. Celles-ci se propagent dans les différents compartiments cellulaires, et y activent pompes et enzymes. A l'inverse, les différents éléments activés par le Ca2+ peuvent à leur tour altérer les propriétés des oscillations. La signalisation du Ca2+ est donc un système complexe, hautement non linéaire, dont il est difficile de dénouer les interactions. C'est pourquoi nous avons adopté une approche de modélisation mathématique pour étudier la dynamique calcique. Dans cette thèse, nous aborderons trois systèmes biologiques différents. Le premier système est la production d'énergie par les cellules. Celle-ci, activée par le Ca2+, a lieu dans les mitochondries. Nous avons construit un modèle reproduisant ce comportement. Le modèle met en évidence l'impact des flux calciques impliquant les mitochondries sur la dynamique des oscillations cytosoliques et pointe le rôle de "pacemaker" joué par les mitochondries. De plus, avec des changements de paramètres et d'équations réalistes, le modèle reproduit la dynamique calcique de set-ups expérimentaux et de types cellulaires différents. Enfin, notre modèle inclut une description du pore de transition de perméabilité mitochondrial (mPTP), basée sur de la bistabilité. Nous suggérons que le mPTP se comporte comme un switch bistable, dont les deux états pourraient correspondre aux deux modes de conductance du mPTP. Le modèle suggère que le cycle d'ouverture/fermeture suit une boucle d'hystérèse dirigée par le potentiel membranaire et le Ca2+, et non pas par les protons. Le deuxième système étudié porte sur les réponses calciques locales et globales induites par la bactérie Shigella dans les cellules hôtes. Nous avons construit un modèle reproduisant ces réponses, et montrons que par rapport au type sauvage, un mutant déficient pour la protéine IpgD induit des réponses calciques plus globales sur des temps d'invasion courts, et plus oscillantes lors de longs temps d'invasion. La protéine atténue donc les réponses calciques. Nos collaborateurs ont réalisé des expériences qui montrent que cela permet à la bactérie de retarder la mort des cellules hôtes. Enfin, nous avons étudié la régulation des hémicanaux de connexines par le Ca2+. Une fois activés, ces canaux s'ouvrent et laissent passer Ca2+ et ATP selon leur gradient. Cet ATP peut à son tour activer des récepteurs purinergiques. Le modèle suggère que l'ouverture des hémicanaux peut altérer la dynamique calcique intracellulaire. De plus, l'ouverture d'un ou deux hemicannaux semble suffisante pour perturber les oscillations de manière significative. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les évolutions technologiques notamment dans la télécommunication ou le transport nécessitent des systèmes de stockage de l’énergie de plus en plus performants. Dans le cas des transports, l’utilisation d’énergie fossile est encore la plus rependu. Mais la raréfaction de ces ressources, et le réchauffement climatique en partie dû au gaz CO2 rejeté par la combustion de celle-ci a mené à une prise de conscience d’un besoin de transition énergétique. Le stockage de l’énergie sous forme électrochimique (batteries) permet de s’affranchir de ces défauts. L’un des matériaux d’électrode positive les plus utilisé pour les batteries Li-ion est le LiCoO2. Il est aujourd’hui remis en question, pour des raisons de performance, mais aussi de coût et de toxicité du cobalt. Une substitution du cobalt par d’autres métaux de transition a été testée avec succès. Le matériau LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (NMC) a montré des performances électrochimiques supérieures au LiCoO2. Un autre matériau d’électrode positive en commercialisation, le matériau spinelle LiMn2O4, offre des capacités intéressantes.Les performances électrochimiques de ces matériaux peuvent être améliorées. La durée de vie de ces batteries est en partie limitée par des phénomènes aux interfaces électrode/électrolyte. Il est nécessaire d’étudier ces phénomènes encore mal compris. Lors de cette étude, nous nous intéresserons à la réactivité de surface d’un matériau modèle Li2MnO3 ; et des spinelles par une approche mêlant expérience et théorie. Notre stratégie opératoire est basée sur l’adsorption de sonde gazeuse suivit d’une étude multi-échelle sur des matériaux modèles couplant expérience et théorie.Une première étude porte sur la réactivité de surface des faces (001) des cristaux de Li2MnO3 par analyse XPS et Auger de l’adsorption de sonde SO2, ainsi que de de la modélisation de ces réactions d’adsorption. Puis une seconde étude s’intéresse au rôle du degré d’oxydation du manganèse dans la réactivité de surface avec une étude sur les spinelles. La dernière partie de la thèse porte sur l’impact des fautes d’empilement sur la réactivité de surface du matériau Li2MnO3 sous forme de poudre. / LiCoO2 from layered lithium oxide family, is the most widely used Li-ion batteries positive electrode material. To support the global demand for more efficient batteries material, much research has been performed to explore alternative materials as mixed transition metal oxides LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC), with a larger capacity (140 mAh.g-1 for LiCoO2 vs. 180 mAh.g-1 for NMC) and a good cyclability. Its main advantages are its lower cost and toxicity, due to the lower content in Co, as well as its higher thermal stability in the delithiated state, i.e. in the charge state of the battery. The large content in Mn at the tetravalent state, which is stable in temperature, allows to stabilize the layered structure and to postpone at higher temperatures all the reactions involved during the thermal degradation of NMC, i.e. the cationic migrations, the oxygen loss and the associated reduction of the transition metal ions. A new series of layered oxide compounds Li1+xM1-xO2, called the Li-rich, was recently shown to be very attractive as delivering exceptional reversible capacities (over 250 mAh.g-1).For these overlithiated manganese-rich compounds the redox processes were shown to involve reversibly (at least in part) the transition metal and the oxygen anion. For all these layered oxides, there is a partial dissolution of the transition metals in the electrolyte, whose rate strongly depends on the cycling conditions (temperature, potential window …) and especially on the aging and storage conditions.Within this framework, a strategy combining adsorption of gaseous probe molecules (SO2) monitored by XPS and periodic DFT calculations has been developed. At an experimental level, this methodology allows the identification of the adsorption mode and the determination of the active sites concentration. This strategy has been used with LiCoO2 and NMC material, and has shown the surface reactivity of these materials. The present work uses this strategy for studying the role of surface manganese on reactivity surface. We propose to study the material LiMn2O4 and Li2MnO3, as reference materials for respectively manganese +III/+IV and manganese +IV, to see the role of surface manganese oxidation state on layered lithium oxide surface for surface reactivity. We showed that the surface reactivity depends on the crystallographic face orientation of the material, in good agreement with experimental and theoretical studies.The surface reactivity depends on the crystallographic face in the case of LiMn2O4 crystals. The calculations of adsorption on the most stable surface show different an evolution of surface reactions. These calculations have been combining with X-ray photoelectron spectroscopy study of LiMn2O4 materials.

Ce travail de thèse porte sur l’élaboration d’un modèle prédictif de la croissance d’une microalgue eucaryote en photobioréacteur, basé sur une analyse du métabolisme de croissance de l’algue verte modèle Chlamydomonas reinhardtii en conditions photoautotrophes. Le modèle proposé appartient à la famille des modèles biochimiquement structurés. Outre la détermination prédictive des rendements de conversion des substrats en produits assurée par la représentation du métabolisme énergétique cellulaire, le modèle permet de décrire le comportement dynamique des microalgues en photobioréacteurs, en incluant l’adaptation de la teneur en pigments aux conditions de lumière fluctuantes, pour une large plage de conditions opératoires. Le modèle a été identifié et validé sur une base de données expérimentales obtenues pour des cultures continues et discontinues, élaborée dans le cadre de ce travail de thèse, comportant des mesures intra- et extracellulaires. Cette modélisation du comportement d’une microalgue eucaryote en photobioréacteur a été étendue à une description de la phase abiotique du bioréacteur, reposant sur une analyse et une caractérisation du transfert de matière gaz-liquide (O2 / CO2) dans les conditions étudiées. Cette modélisation de la phase abiotique a conduit au développement d’un estimateur de la concentration en biomasse basé sur la mesure de la vitesse nette de production d’oxygène. Cet outil a été validé expérimentalement, et a servi au suivi de cultures en temps réel, ainsi qu’au pilotage d’un photobioréateur en mode turbidostat. / The present work deals with the elaboration of a predictive model for the growth of eukaryotic microalgae in photobioreactors, built on an analysis of the growth metabolism of the model green alga Chlamydomonas reinhardtii in photoautotrophic conditions. The proposed model belongs to the family of biochemically-based structured models. Besides a comprehensive representation of the conversion yields of substrates into products based on the description of cellular energetic metabolism, the model allows to predict the dynamic behaviour of microalgae growth in photobioreactors for a wide range of operating conditions, including pigment adaptation to fluctuating light conditions. The model has been identified and validated on an experimental dataset obtained for continuous and batch cultures carried out as part of the PhD, including intraand extracellular measurements. Modelling of microalgal growth behaviour in photobioreactors has been extended to a description of the reactor abiotic phase, relying on the analysis and characterization of gas-liquid mass transfer (O2 / CO2) under the conditions of the study. The abiotic phase modelling has led to the development of a biomass concentration estimator based on the measurement of the net oxygen production rate. This tool has been validated experimentally and has been applied to the real-time monitoring of cultures, as well as the control of a photobioreactor in turbidostat mode.

La présente thèse porte sur la modélisation dédiée au contrôle des phénomènes physiques se produisant au travers des restrictions de la chaîne d’air du moteur. L’objectif est d’assurer la précision des modèles tout en limitant les temps de calcul associés. En effet, les modèles dédiés au contrôle nécessitent un temps de calcul court (proche du temps réel) afin d’être exploitables dans un processus de développement. En parallèle de cela, les normes concernant les rejets polluants sont de plus en plus drastiques, et nécessitent de prendre en compte finement les phénomènes physiques mis en jeu. Dans une première partie, les équations des phénomènes physiques liés aux turbocompresseurs radiaux sont introduites dans une approche cartographique. Les équations fondamentales des turbomachines sont développées et utilisées afin de construire une méthode d’interpolation / extrapolation de champs turbocompresseur expérimentaux incomplets. Dans un second temps, les résultats d’essais réalisés lors de la thèse sont utilisés pour identifier les transferts thermiques au sein des turbocompresseurs. Un modèle dynamique d’échange thermique est ensuite construit. Le modèle final permet d’obtenir une cartographie complète des champs compresseur et turbine, tout en prenant en compte l’impact des transferts thermiques sur les performances des turbomachines. La seconde partie porte sur la modélisation des restrictions (soupapes, changements de section…) rencontrées sur les MCI. Une méthode pour la résolution quasistatique des équations Euler 1D complètes (masse, énergie, moment) est proposée afin de construire les cartographies associées aux restrictions considérées, sans introduire de coefficient de correction expérimental. Ces cartographies sont utilisables en tant que modèles moyens ou utilisées comme conditions limites de codes aérodynamiques 1D. En cas de couplage avec un code 1D, une méthode de correction d’entropie basée sur un algorithme de linéarisation est proposée afin de réduire le temps de convergence aux conditions limites du domaine de calcul.Finalement, les développements sont validés expérimentalement en écoulements stabilisés et transitoires. / The present thesis will focus on the modeling of the airpath components for the development of the control laws. The goal is to ensure the accuracy of the models while liming the associated calculation time. Indeed, models associated to the development of control laws must ensure law calculation time in order to be compliant with automotive development processes. In the same time, pollutant emissions regulations are increasingly restrictive, which has a direct impact on the required accuracy level of the models. In a first part, the physical equations of the radial turbocharger are introduced in a datamap-based approach. The fundamental equations of turbomachines are developed and processed in order to build an interpolation / extrapolation method for incomplete turbocharger datamaps. Then, measurements from tests realized during the thesis are analyzed in order to identify the heat exchanges occurring within turbochargers. A dynamical heat exchange model is then built. The final turbocharger model allows to build complete turbocharger datamaps, while taking into account the effect of thermal exchanges. The second part focuses on the modeling of ICE flow restrictions (valves, change of pipe area…). A method is proposed in order to solve the quasistatic formulation of the Euler 1D equation (mass, energy, momentum). This allows to build datamaps associated to the studied components, without having to introduce an experimental corrective coefficient. These datamaps can be used as mean-value models or as boundary conditions of a 1D numerical scheme. In case of coupling with a 1D scheme, an entropy correction scheme based on local linearization has been developed in order to improve the convergence speed at the boundary condition. Finally, proposed developments are validated experimentally under stabilized and transient flow conditions.

Inscrite dans le cadre du projet européen Coke Oven Operating Limits, cette thèse porte sur la modélisation thermomécanique d'un piédroit de cokerie. Le piédroit est une maçonnerie alvéolaire, chauffée par des gaz à haute température (supérieure à 1200°C). Pendant la cuisson du charbon dans les fours à coke, celui-ci se pyrolyse en coke provoquant une poussée sur les panneresses du piédroit. Ce projet a pour objectif de déterminer la pression maximale supportée par ces structures. Afin de répondre à cette problématique, un nouveau modèle thermomécanique de piédroit a été développé. Ce travail prend en compte à la fois le comportement non-linéaire de la maçonnerie, mais également les interactions avec l'environnement extérieur. La modélisation de la structure maçonnée est basée sur une approche macroscopique où les briques et le mortier sont remplacés par un matériau homogène équivalent, et ce pour différents états de joints. La non-linéarité du comportement est reproduite grâce à un critère d'ouverture qui permet de passer d'un état de joint à un autre. Les propriétés homogénéisées sont identifiées selon une approche énergétique couplée à un algorithme d'identification inverse. Plusieurs simulations numériques d’essais issus de la littérature ont permis de valider cette approche. Les paramètres régissant le comportement mécanique et thermique des matériaux sont déterminés expérimentalement ainsi que la tenue de l'interface brique/mortier. Les conditions aux limites du modèle sont établies à l'aide d'une instrumentation thermomécanique sur site industriel. Les simulations thermomécaniques du piédroit permettent de localiser des phénomènes de dégradation observés dans les faits. / This study lies within the framework of European project called Coke Oven Operating Limits. This thesis deals with the thermomechanical modelling of a coke oven heating wall. The heating wall is an alveolar masonry, heated thanks to gas at high temperature (superior to 1200°C). During coking time in coke ovens, there is a pyrolysis of coal to coke which implies a coke swelling pressure on chamber wall. The aim of this project is to determine the maximal lateral pressure allowed by these structures. In order to answer to this problem, a new thermomechanical model of heating wall was built. This work takes into account both non-linear masonry behaviour and interactions between the heating wall and its components. Structure modelling is based on a macroscopic approach where bricks and joints are replaced by a homogeneous equivalent medium for different joint states. The non-linearity behaviour is then reproduced thanks to a transition criterion which allows to go from one state to another one. Effective properties are determined with an energetic approach and an algorithm of inverse identification. Several numerical simulations were performed and compared with experimental tests extracted from literature to validate this approach. Material thermomechanical properties were identified experimentally, likewise masonry brick/mortar interface behaviour. Boundary conditions and loads were established from thermomechanical instrumentation of an in situ heating wall. Thermomechanical simulations of the heating wall allow to locate damages in good agreement with plants observations.

L'impact de la dynamique des gaz sur la chaine d’air s'est imposé fortement en raison du contenu de la dynamique dans les nouveaux cycles de test automobile tels que le WLTC. Cela rend les modèles 0D actuels moins fiables car ils reposent sur plusieurs positions sur les cartographies mesurées sur des points de fonctionnements stationnaires. En outre, les phénomènes d'onde et les effets inertiels des gaz sont intrinsèquement négligés. Une méthodologie pour reproduire efficacement les effets d'ondes le long des conduites de moteurs à combustion interne a été présentée dans ce travail. L'idée est basée sur la combinaison des modèles à paramètres concentrés et les modèles quasi-unidimensionnels. Cette combinaison donne la possibilité de prendre les effets d'inertie de la dynamique des gaz tout en évitant le coût lourd de calcul de l'approche de modélisation 1D. La première partie s'est intéressée aux schémas numériques à une dimension, dans le but de les évaluer par rapport aux temps de calcul, d’exactitude et de définir une bonne référence pour davantage validations numériques pour les modèles réduits. Le modèle « quasi-Propagatory » était le meilleur candidat pour modéliser les ondes avec moins de puissance de calcul. Pour avoir une propre estimation de la pression de suralimentation, on s'est intéressé plus particulièrement au compresseur. Un modèle physique a été présenté on se basant sur les travaux de Martin et al. [55]. Finalement, les développements sont validés expérimentalement sur tous les points de fonctionnement du moteur. / Gas dynamics impact on air system dynamics and hence on combustion products, i.e. emissions, has imposed itself strongly due to the dynamics content in new test drive cycles such as the WLTC. This makes current real-time 0D models less reliable as they rely on stationary measured look up tables. In addition, wave phenomena and gas inertial effects are inherently neglected. This makes the estimation of the flow into and from the cylinder inaccurate. A methodology to efficiently reproduce wave effects along the internal combustion engine ducts was presented in this work. The idea relies on combining both lumped parameter and quasi-one-dimensional models. This combination gives the possibility to take inertial effects of gas dynamics while avoiding the heavy computational cost of the 1D modeling approach. The first part investigated one-dimensional numerical schemes, with the aim of evaluating them with respect to real-time applications and defining a good reference for further numerical validations for the low order models. The Quasi-Propagatory model was the best candidate to model waves with less computational power. To have a proper boost pressure estimation, more focus was on the compressor. A physics based model was presented based on [55]. Results have also shown a better interpretation and extrapolation ability. Finally, the developments have been validated experimentally using the complete engine operation map.

La présente étude s’inscrit dans le cadre d’une évaluation des risques liés d’une part au stockage des déchets nucléaires et d’autre part à la production des semi-conducteurs. L’ojectif est d’obtenir des paramètres fondamentaux sur les propriétés explosives des mélanges hydrogène-protoxyde d’azote et silane-protoxyde d’azote. Pour le système hydrogène-protoxyde d’azote, les temps caractéristiques de réaction derrière une onde de choc réfléchie, les vitesses fondamentales de flamme et les largeurs des cellules de détonation ont été mesurées expérimentalement sur une large gamme de composition et de condition. Un mécanisme cinétique détaillé a été développé et validé sur les données de la présente étude et de la littérature. Des mécanismes cinétiques réduits ont été obtenus par une méthode de réduction automatique et inclus dans un code de simulation numérique bi-dimensionnelle d’onde de détonation. Pour le système silane-protoxyde d’azote, l’évolution temporelle des atomes d’oxygène derrière une onde de choc réfléchie et les vitesses fondamentales de flammes ont été étudiées expérimentalement. Une étude préliminaire d’analyse des produits solides de combustion formés en bombe sphérique a également été réalisée. Un mécanisme cinétique réduit de la littérature a été modifié afin de reproduire les profils des atomes d’oxygène. / The present study is part of a risk assessment related, on one hand, to the storage of nuclear wastes, and on the other hand, to the production of semi-conductors. The aim is to obtain fondamental parameters on the explosive properties of hydrogen-nitrous oxide and silane-nitrous oxide mixtures. For the hydrogen-nitrous oxide system, caracteristic times of reaction behind reflected shock waves, laminar flame speeds and detonation cell widths were measured experimentally over a wide range of composition and condition. A detailed kinetic mechanism has been developed and validated against the data of the present study and of literature. Reduced kinetic mechanisms have been obtained using an automatic method of reduction and included in a two-dimensional numerical simulation code of detonation wave. For the silane-nitrous oxide system, the time profiles of oxygen atoms behind reflected shock waves and laminar flame speeds were studied experimentally. A preliminary analytical study of solid combustion products formed in a spherical bomb was also performed. A reduced kinetic mechanism of the literature was modified to reproduce the profiles of oxygen atoms.