The thesis deals with a numerical model based on the finite element method applied to the continuous casting process. This model has been developed and implemented in the LAGAMINE finite element code and two industrial applications of steel casting are presented to illustrate the possibilities of the model. The first chapter of the thesis introduces the continuous casting process from the industrial point of view, allowing the definition of the essential terminology and the industrial challenges. Then, the objectives of the model are detailed: the model is applied to the upper part of the caster (in the mould region) as well as the bending and straightening zones. Chapters two, three and four are dedicated to the theoretical developments of thermal aspects (phase transformations, thermal contraction, heat flow and thermal boundary conditions), mechanical aspects (generalized plain strain state, material constitutive law, ferrostatic pressure and mechanical contact) and the staggered analysis for thermal / mechanical coupling. In the two next chapters, some numerical results are shown. The model has been first applied to a 125mm square billet in the mould region. The industrial goal was to evaluate the effect of the mould taper on the cooling of the billet (temperature evolution, solid shell growing, stress and strain development). The second application focuses on the risk of transverse cracking during straightening of steel slabs and the effect of some local defects (reduction in secondary cooling, rolls locking or misalignment). The thesis ends with some conclusions and perspectives for the model.

Heat recovery steam generators (HRSG) play a very important role in combined cycle (CC) power plants, where steam is generated from a gas turbine exhaust and supplied at the appropriate pressure and temperature to steam turbines for further power generation. The power plants achieve an overall efficiency above 55% and are ideally suited for combined heat and power generation in utility systems. The performance of energy conversion is improved by reducing exergy losses which implies reducing the temperature difference between the combustion gas and the steam cycle. Thus recent HRSG designs include up to three pressure levels with reheat in the steam cycle for maximum energy recovery and the use of high pressure, high temperature superheater and reheater in CC plants. Super critical boilers are also conceivable. Since HRSG performance has a large impact on the overall efficiency of the CC power plant, an accurate simulation of the performance of the HRSG is necessary. We present a steady state HRSG model to support design and rating simulations of vertical units. The simulation model, called FELVAL, divides the boiler in its rows. The row model can also be divided several times following the tube length, to better estimate the fumes temperature distribution across the hot gas path. Another model, called SUFVAL, carries out the design as well as the automatic generation of the FELVAL units and all the needed connections. The log mean temperature difference (LMTD) method and the effectiveness-NTU (ε -NTU) method are alternatively used to compute the overall heat transferred in each part of the HRSG. The problem of convergence of boiler models with more than one row in parallel is discussed. Good initialisation of the different variables is crucial to obtain convergence. The models are tested on 2 references HRSG. The first one is an assisted circulation boiler that operates at 3 subcritical pressure levels. The second is a once through boiler able to operate above the critical pressure of water. These new models were introduced into a commercial software of data reconciliation (VALI of Belsim sa) already used by the engineering and design departments of a HRSG manufacturer. They thus have a general-purpose package enabling them to make design, data reconciliation and simulation with the same software. Moreover, the use of FELVAL model will enable them to simulate any type of boiler and to obtain informations on the change of the temperatures inside the heat exchangers. This information is crucial for well monitoring closely the operation of a boiler, and better understanding its behaviour. This knowledge improvement allows to limit the overdesign and the safety margins and to reduce the investment costs.

Dans les milieux géologiques hétérogènes, la délimitation des zones de protection autour de puits de captage repose sur la fiabilité des modèles hydrogéologiques utilisés. Celle-ci dépend essentiellement de notre capacité à décrire les propriétés du système aquifère. En raison des mécanismes géologiques complexes impliqués dans la formation des dépôts sédimentaires, les propriétés aquifères et en particulier la conductivité hydraulique (K) montrent une variabilité spatiale importante, qui gouverne l'étalement de soluté. Le manque de données empêche une caractérisation parfaite du champ de K et introduit dès lors une incertitude dans la délimitation des zones de protection. Divers types d'informations liées à cette propriété peuvent être récoltés sur le terrain mais sont, en pratique, peu utilisés en raison de la difficulté de les intégrer dans les modèles hydrogéologiques. Dans ce travail de recherche, l'accent a été mis sur la quantification et la réduction de l'incertitude associée à la localisation des zones de protection en proposant une méthode stochastique permettant de conditionner les champs de K par des mesures directes (données hard) et indirectes (données soft) de cette propriété et plus particulièrement des données de résistivité électrique (ρ) et de hauteur piézométrique (h). L'approche stochastique spatiale qui a été adoptée considère la propriété K comme une fonction spatiale aléatoire et permet, par l'utilisation de méthodes géostatistiques, de caractériser sa variabilité spatiale. Cette approche stochastique génère un ensemble de champs de K, tous statistiquement équiprobables et, par analyse de Monte Carlo, prend explicitement en compte l'incertitude sur les valeurs de K dans la réponse du système, contrairement aux approches déterministes classiques qui considèrent le champ de K calibré comme la meilleure représentation de la réalité et mènent à la définition d'une zone de protection unique dont l'incertitude n'est pas quantifiable. Afin d'évaluer la qualité des résultats obtenus, cette méthode a été appliquée à un cas d'étude virtuel (synthétique) représentant une situation de référence, aussi proche que possible des conditions réelles rencontrées dans les aquifères alluviaux, et dont les propriétés hydrogéologiques sont connues en tout point du domaine modélisé. Elle a également été appliquée au cas d'étude réel d'un aquifère alluvial ayant déjà fait l'objet d'une étude déterministe et dont le nombre de mesures de K est extrêmement faible, nécessitant l'intégration de données de ρ et de h. L'ensemble des résultats montre à quel point l'introduction des données soft, et surtout celle des données de ρ, est un atout qui améliore grandement la caractérisation des champs de K et permet donc non seulement de réduire l'incertitude sur la localisation des zones de protection, mais également d'approcher la forme du tracé des zones de protection réelles. ABSTRACT In heterogeneous geological media, delineation of time-related well capture zone is based on the reliability of the hydrogeological models. It depends strongly on our ability to describe the system aquifer properties. Due to the complex geological processes leading to the formation of natural sediments, aquifer properties and in particular hydraulic conductivity (K) exhibits a large degree of heterogeneity, which governs solute spreading. The lack of K data hampers the complete determination of the K field and introduces uncertainty in capture zone delineation. Several kinds of informations related to this parameter can be collected in the field but are most often not used in practice because of the difficulty to introduce them in hydrogeological models. In this research work, emphasis is given to quantification and reduction of the well capture zone uncertainty by developing a stochastic method integrating direct (hard data) and indirect (soft data) measures of K and particularly electrical resistivity (ρ) and piezometric heads (h). The spatial stochastic approach adopted here considers the property K as a spatial random function and describes its spatial variability by use of geostatistical methods. This approach generates a range of statistically equally likely K fields and takes explicitly into account the K values uncertainty in the system response by performing Monte Carlo analysis, unlike classical deterministic approaches that consider a calibrated K field as the best representation of reality and lead to the definition of a unique capture zone for which uncertainty is unquantified. In order to assess the reliability of the results, this method was applied to a virtual (synthetic) study representing a reference case, very similar to actual alluvial aquifer conditions and for which hydrogeological properties are perfectly known. The method was also applied to a real case of an alluvial aquifer that had already been studied in a determinist framework and for which the number of K measures is very scarce, requiring a conditioning by ρ and h data. The results show how introduction of soft data and especially ρ data greatly improves K field description and therefore allows both to reduce well capture zone uncertainty and to approach the shapes of actual protection zones.

Quasars are among the most luminous and the most distant objects in the Universe. Consequently they are particularly interesting to probe its origin and to understand its evolution. However, the huge distances at which these objects are generally found prevent us from resolving their central regions so that we cannot directly check the validity of the geometrical as well as the dynamical models accounting for their observational properties (spectral energy distribution, line profiles, presence or absence of radio jets etc). In our thesis, we use two indirect observational techniques in order to constrain the existing models. These techniques which are particularly sensitive to the geometrical structure of the quasar emission regions are polarimetry and gravitational microlensing. In the first part of our thesis we study the correlation between the direction of the linear polarization and the orientation of the host galaxy/ extended emission that we determined on the basis of high resolution HST images. We show how this study enables us to bring new clues favoring the existence of a unification model for the Type 1 and Type 2 quasars. In the second part, we show how gravitational microlensing allows to constrain the geometry and size of the regions at the origin of the broad absorption lines observed in the spectrum of 10 to 20 % of quasars. For this purpose we build a radiative transfer code allowing to simulate the line profiles produced in a variety of realistic wind models. These models are then used to study the variations of line profiles induced by the transit of a gravitational microlens. This technique is finally applied to the case of the quasar H1413+117 in order to determine the geometry of the regions which produce the broad absorption lines.

Dans leurs conditions réelles de fonctionnement, les pièces mécaniques, exposées à un environnement vibratoire de longue durée, sont sujettes à un endommagement par fatigue dynamique pouvant conduire à une perte de performance, voire d'intégrité de la structure. Les tests de fatigue accélérée ont pour but de soumettre une pièce mécanique à un essai de vibration, de durée réduite, en laboratoire, tel que le dommage subi soit équivalent au dommage rencontré par la pièce en service. D'une manière générale, les secteurs d'application potentiellement concernés par les tests de fatigue accélérée relèvent de l'industrie mécanique au sens large (industries automobile,aéronautique, spatiale, ferroviaire, ...). La société R-Tech, bureau d'études du groupe Schréder, fabricant d'appareils d'éclairage public, est à l'origine du projet de recherche ayant conduit à la réalisation de ce travail. Celui-ci s'inscrit dans le cadre d'une convention de First-Doctorat Entreprise, cofinancée par la Région wallonne et le partenaire industriel. L'intérêt porté par R-Tech aux résultats de la recherche est lié au fait que tous les luminaires conçus sont dimensionnés par un calcul statique basé sur la méthode des éléments finis et testés en fatigue sur table vibrante avant d'être commercialisés. Malgré ces précautions, dans quelques cas, des problèmes de bris se produisent sur site. Dans d'autres cas, les calculs par éléments finis conduisent à un surdimensionnement des pièces constitutives du luminaire. Il est donc important pour R-Tech de pouvoir disposer d'outils de conception et de validation de conception permettant de développer et de produire de façon économique des luminaires résistant aux sollicitations auxquelles ils sont normalement exposés. En permettant à R-Tech/Schréder de certifier la conception structurale de leurs produits et d'en garantir la durée de vie dès la phase de développement, cette recherche devrait leur apporter un gain de compétitivité. Par conséquent, la méthodologie développée, bien que générale, a été appliquée en priorité aux cas tests fournis par le partenaire industriel. Lorsque la pièce mécanique devant subir l'essai de vibrations n'est pas connue ou complètement définie, la méthodologie proposée se réfère à une approche analytique basée sur un système de référence à un degré de liberté et conduisant à la définition des critères de sévérité que sont les Spectre de Réponse Extrême (SRE), Spectre de Dommage par Fatigue (SDF) ou Spectre d'Energie Dissipée (SED). Cette approche, indépendante du spécimen à tester et dès lors particulièrement indiquée dans le cas de l'élaboration d'une spécification, ne peut cependant fournir que des résultats qualitatifs. L'estimation précise de la contrainte maximale présente dans la pièce testée ainsi que celle de l'endommagement qu'elle génère au cours du temps n'est envisageable, au moyen d'une telle approche, que pour de rares applications relativement simples permettant d'établir la relation qui existe entre contrainte et déplacement relatif. Dans un cas contraire, le recours à un modèle éléments finis du spécimen est nécessaire. Dans le cas particulier des appareils d'éclairage public, l'environnement vibratoire auquel ils sont soumis est essentiellement dû aux sollicitations éoliennes. Des données météorologiques recueillies par l'IRM à Uccle ont permis d'alimenter un modèle de vent qui rend compte des sollicitations aléatoires liées à la turbulence du vent ainsi qu'à un éventuel largage de tourbillons de Von Karman. Ces excitations sont ensuite appliquées à un modèle éléments finis simplifié du système poteau/luminaire. D'autres environnements vibratoires auxquels les luminaires peuvent être soumis au cours de leur vie, tels les sollicitations sismiques induites à la base d'un poteau installé sur pont ou viaduc et l'impact qui lui est appliqué lors de la collision avec un véhicule manoeuvrant sur un parking, ont également été envisagés dans ce travail. Une fois l'environnement vibratoire réel de la pièce mécanique à tester déterminé, soit expérimentalement, soit analytiquement, la méthodologie proposée conduit à l'obtention d'une spécification équivalente au moyen d'un processus d'optimisation développé au sein du logiciel BOSS Quattro (Samtech). Ce dernier minimise la fonction objectif représentant l'écart entre le critère de sévérité retenu pour caractériser les environnements de référence et équivalent. Le test aléatoire équivalent au vent ainsi que le test d'impact sur poteau font désormais partie intégrante de la procédure de qualification des luminaires R-Tech/Schréder. Lorsque la géométrie de la pièce mécanique à tester et la spécification d'essai à reproduire en laboratoire sur table vibrante sont fixées, une modélisation éléments finis du spécimen permet, si pas d'annuler complètement le risque de bris qui pourrait survenir lors de la phase de qualification expérimentale, de le réduire très fortement. Dans l'exemple d'un luminaire, la structure étant rendue complexe par le nombre de pièces qui la constituent et les assemblages qui existent entre elles, une confrontation des résultats de simulation et expérimentaux est nécessaire : analyses modales au marteau d'impact et sur table vibrante en ajoutant un composant à la fois afin de recaler le modèle, comparaison des niveaux d'accélération simulés et mesurés lors de l'essai en vue du recalage des coefficients d'amortissements modaux, validation du modèle sur base des contraintes mesurées au moyen de jauges et/ou rosettes. Une fois les zones jugées critiques repérées, le modèle peut dès lors être utilisé pour prédire la durée de vie du spécimen soumis à son environnement vibratoire. Celle-ci est finalement obtenue en faisant appel aux concepts de contrainte équivalente de Von Mises, approximation bilinéaire de la courbe de Wöhler, contrainte plastique de Neuber et évolution linéaire ou non-linéaire de l'endommagement.

Les hémorragies endométriales sont une cause fréquente de consultation gynécologique. Lapparition de ces saignements est probablement facilitée par des perturbations du développement et de la structure des vaisseaux, ce qui est également observé lors dun traitement avec un progestatif à long terme. Toutefois, la raison du déclenchement des hémorragies reste encore obscure. Le but de notre étude a été de développer un modèle de transplantation dendomètre humain chez des souris immunodéficientes afin de déterminer les mécanismes impliqués dans lapparition de saignements utérins lors des menstruations ou liés au traitement local continu par progestatif (lévonorgestrel). Dans ce travail, nous avons étudié les vaisseaux sanguins endométriaux (nombre, taille, maturation), lexpression des enzymes protéolytiques (métalloprotéinases matricielles ou MMPs) et des récepteurs hormonaux aux strogènes et à la progestérone en présence ou non dun progestatif (lévonorgestrel). Nous avons également étudié laction combinée du progestatif et dun inhibiteur de MMPs dans le but de prévenir les saignements utérins. La meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant ces pathologies devrait ouvrir des nouvelles perspectives thérapeutiques que le modèle que nous avons mis au point permettra de tester.

Ce travail a pour objectif de contribuer à l'étude du magnétisme dans les oxydes isolants de type $AB_2$O$_6$ ($A=$ Fe, Co, Ni; $B=$ Ta, Sb). Ces composés cristallisent dans une structure trirutile et présentent une variété très riche de phases magnétiques. Tous les ordres observés peuvent être classés comme antiferromagnétiques mais diffèrent d'un ordre simple de type Néel. En outre, les substitutions comme Fe$_x$Co$_{1-x}$Ta$_2$O$_6$, Fe$_x$Ni$_{1-x}$Ta$_2$O$_6$ et Co$_x$Ni$_{1-x}$Ta$_2$O$_6$ conduisent à des domaines de coexistence de phases magnétiques et à des points bicritiques dans les diagrammes de phases $T_N(x)$. Une caractéristique particulièrement intéressante de ces composés est le caractère quasi-bidimensionnel de leur magnétisme, puisque les ions de métaux de transitions $A$ apparaissent dans des réseaux plans séparés par deux plans d'ions non magnétiques $B$. Une forte anisotropie de champ cristallin est observée sur les sites magnétiques, résultant de la distorsion axiale des octaèdres d'oxygènes qui entourent ces ions $A$. Nous avons abordé deux aspects complémentaires: théorique et expérimental. Du point de vue théorique, une reformulation du modèle bidimensionnel jusqu'à present utilisée pour décrire la susceptibilité paramagnétique nous a permi d'obtenir des constants d'échange compatibles avec les types d'ordre magnétique planaire observés. Considérant que le caractère tridimensionnel des structures magnétiques révélées par diffraction neutronique indique l'importance du couplage entre plans, quoique faible, à basse température, nous proposons un modèle tridimensionnel coherent avec les ordres observés dans le plan $ab$ ainsi que le long de l'axe $c$. Du point de vue expérimental, nous faisons des substitutions sur le site non magnétique pour modifier de façon systematique l'espacement entre les plans magnétiques et, en consequence, le couplage entre eux. En particulier, nous avons synthétisé des composés du type $A$Nb$_x$Ta$_{2-x}$O$_6$ avec $A$ = Fe, Ni et Co, tout en restant dans le domaine de stabilité de la phase quadratique, puisque la présence de Nb favorise une phase orthorhombique. Une caractérisation structurale et magnétique de ces systèmes est faite par diffraction de rayons X et de neutrons, complétées par des mesures de susceptibilité magnétique, chaleur spécifique et aimantation en fonction du champ appliqué. Nous étudions également des séries avec Sb à la place de Nb où nous avons également effectué des remplacements sur le site magnétique.

ON ETUDIE LA RESOLUTION DES SOUS-PROBLEMES INDEPENDAMMENT LES UNS DES AUTRES POUR ARRIVER A LA SOLUTION DU PROBLEME GLOBAL EN FAISANT LA SYNTHESE D'UNE LOI ADAPTATIVE DECENTRALISEE, MOYENNANT DES CONDITIONS PAS TROP RESTRICTIVES, SUR LA MATRICE D'INTERCONNEXION. LES LOIS DE COMMANDE ADAPTATIVE DECENTRALISEES DEVELOPPEES SONT APPLIQUEES EN SIMULATION A UNE CENTRALE SOLAIRE A TURBINE A GAZ (PROJET SIROCCO), PROCESSUS COMPOSE DE QUATRE SOUS-SYSTEMES INTERCONNECTES

MODELISATION D'UN PROCESSUS DE FERMENTATION. ESTIMATION DES PARAMETRES DU MODELE STOCHASTIQUE PAR FILTRAGE NON LINEAIRE. COMMANDE OPTIMALE DU PROCESSUS.

Les opérateurs de télécommunications ont besoin de superviser en temps réel la qualité vocale des services qu'ils proposent. La qualité vocale peut être évaluée par tests subjectifs auprès d'utilisateurs; mais ces méthodes sont très coûteuses et peu adaptées à la supervision. Des modèles objectifs sont ainsi proposés afin de prédire la qualité vocale à moindre coût. Cette thèse propose un modèle de diagnostic et d'évaluation utilisant les informations disponibles au point de mesure : le modèle DESQHI (Diagnostic and Speech Quality using Hybrid Indicators). Il se distingue des modèles existants par deux caractéristiques principales. La première concerne la structure du cœur du modèle. Il est montré que la qualité vocale peut être représentée comme un phénomène multidimensionnel faisant intervenir trois dimensions perceptives correspondant à bruyance, codage de la parole et continuité. Cette structure permet de diagnostiquer la qualité vocale en identifiant les principales causes perceptives de sa dégradation. La deuxième caractéristique concerne le type d'indicateur utilisé pour représenter ces dimensions perceptives, à savoir l'utilisation d'indicateurs basés sur le signal et paramétriques. Les indicateurs basés sur le signal utilisent les informations numériques pour représenter les caractéristiques du signal (par exemple le rapport signal sur bruit qui donne une estimation du niveau sonore du bruit de fond). Les indicateurs paramétriques sont issus des statistiques du réseau (par exemple le pourcentage de pertes de paquets qui fournit une indication sur le niveau de discontinuité du signal de parole). L'utilisation d'indicateurs hybrides utilisant à la fois les informations du signal numérique et les statistiques du réseau permet d'améliorer les performances globales de la prédiction de la qualité vocale, comparativement aux modèles uniquement basés sur le signal (p. ex. modèle P.563) et aux modèles utilisant les indicateurs paramétriques (p. ex. modèle E).