Ce travail de thèse expérimental étudie les instabilités et la transition de la couche limite produite par un disque en rotation. Pour l'écoulement naturel (c.-à-d. sans forçage extérieur), les mesures des profils de vitesse moyenne, de spectres en fréquence et de moyennes de phase des séries temporelles de vitesse ont permis de distinguer différents régimes en fonction de la distance adimensionnelle R à l'axe du disque. Pour les faibles valeurs de R, les profils de vitesse moyenne suivent la solution de von Kármán. Pour des valeurs plus importantes de R, des écarts à cette solution analytique sont observés et augmentent avec R. Ces écarts sont dus à la croissance spatiale de modes instables de la couche limite (vortex .cross-flow.), et la mesure du taux de croissance spatiale de ces modes correspond bien aux prédictions théoriques de l'analyse de stabilité linéaire. Dans cet écoulement, la transition se produit vers R ≈ 530 et la turbulence pleinement développée s'installe vers R ≈ 600. Les profils dans la région pleinement turbulente suivent la loi logarithmique des couches limites turbulentes et les spectres de vitesse présentent une loi en puissance de type Kolmogorov. Pour étudier la réponse au forçage, un dispositif expérimental a été mis au point qui permet d'exciter des perturbations stationnaires (dans le référentiel du laboratoire) ou en rotation à une fréquence qui peut être réglée indépendamment de la fréquence de rotation du disque. La réponse de l'écoulement à ces deux types de forçage et avec deux formes différentes pour l'élément de forçage a été étudiée. Un forçage stationnaire produit un sillage qui décroît avec la distance à l'élément de forçage, en accord avec la théorie. Le forçage avec des éléments en rotation peut produire un paquet d'ondes amplifié qui, bien que non linéaire, suit des trajectoires proches de celles prédites par la théorie linéaire.

Dans le cadre de cette thèse expérimentale, nous étudions le décollement en géométrie de probe tack lors de la transition d'un liquide visqueux vers un solide élastique mou. Nous avons développé un système modèle (du PDMS à différents degrés de réticulation), assurant ainsi une transition continue entre ces classes de matériaux. Au début du décollement, une instabilité de digitation avec une longueur d'onde caractéristique apparaît. Pour une huile newtonienne, nous expliquons le coarsening des structures lors du décollement par une analyse de stabilité linéaire, et nous mettons en évidence leur influence sur l'énergie d'adhésion. Pour une large gamme de propriétés du liquide jusqu'au solide, nous identifions des mécanismes volumiques ou interfaciaux et présentons une analyse quantitative de leur longueur d'onde initiale respective. Nous montrons que le mécanisme de décollement est déterminé par la viscoélasticité linéaire et des propriétés de surface. En outre, nous étudions le décollement quantitativement par l'énergie d'adhésion et la déformation maximale. Pour le mécanisme interfacial, nous arrivons à expliquer la dépendance en vitesse de l'énergie d'adhésion par des propriétés volumiques du matériau. Variant le module élastique sur deux décades, nous confirmons ainsi une loi empirique existante. En adaptant une technique 3D récente, nous visualisons pour la première fois in situ la ligne de contact entre le matériau viscoélastique et le substrat rigide, offrant ainsi un accès direct aux conditions aux limites.

Deux ondes électromagnétiques intenses de même fréquence et de même polarisation se propageant dans des sens opposés dans un milieu non-linéaire génèrent au dessus d'une certaine intensité seuil, des nouvelles ondes appelées instabilités qui sont émises spontanément dans des directions différentes de celles des pompes. Ce travail de thèse a consisté en l'étude des instabilités générées dans une vapeur de Rubidium dans deux situations expérimentales différentes. Dans la première expérience, une onde pompe intense se propage dans le milieu non-linéaire, se réfléchit sur un miroir de rétroaction et est alors réinjectée dans le milieu non-linéaire. Pour une intensité suffisante et une fréquence adaptée de l'onde pompe, des instabilités sont émises. Elles pourront se réfléchir sur le miroir de rétroaction et être réinjectées dans le milieu non-linéaire. Leur structure transverse en champ lointain est alors constituée de diverses figures telles que des anneaux concentriques, deux points diamétralement opposés ou des figures comportant un nombre pair de taches réparties sur un cercle et appelées 'marguerites'. L'étude théorique de ces instabilités associée à une étude expérimentale a permis de prédire et de décrire le comportement des différentes instabilités émises en fonction des différents paramètres du système. En particulier ces études ont montré que l'intensité des instabilités pouvait être statique, périodique ou chaotique. La deuxième expérience ne comporte pas de miroir de rétroaction et le faisceau laser est séparé en deux ondes pompes se contrepropageant dans le milieu non-linéaire. En champ lointain, les instabilités transverses sont constituées par un seul anneau, deux points diamétralement opposés ou des hexagones. L'intensité de ces instabilités peut être chaotique et l'étude de ce chaos été réalisée.

Les méthodes formelles pour la conception des software et hardware génèrent souvent des formules qui doivent être validées, de manière interactive ou automatique. Parmi les outils automatiques, les solveurs SMT (Satisfiabilité Modulo Théories) sont particulièrement adaptés à la résolution de ces obligations de preuve, puisque leur langage d'entrée est la logique équationnelle avec des symboles provenant de divers fragments décidables utiles tels que les symboles non interprétés, l'arithmétique linéaire et des structures de données habituelles comme les tableaux ou les listes. Dans cette thèse, nous présentons une approche pour combiner des procédures de décision et des solveurs propositionnels dans un solveur SMT. Cette approche est fondée non seulement sur l'échange d'égalités déductibles entre les procédures de décision, mais aussi sur la génération d'égalités de modèle par des procédures de décision. Cela étend très bien la procédure classique de combinaison due à Nelson-Oppen dans une simple plate-forme pour combiner sans heurts des théories convexes et non convexes. Deuxièmement, nous présentons un algorithme original pour le fragment de l'arithmétique, appelé la logique de différence, et les détails sur la façon de mettre en oeuvre une procédure de décision basée sur cet algorithme. La logique de différence est modélisée en utilisant la théorie des graphes. Les déductions et les vérification de la cohérence effectués par l'algorithme se font par des recherches de cycles négatifs et des calculs de plus courts chemins de manière incrémentale. La dernière partie de la thèse présente une variation incrémentale originale de la méthode du simplexe que nous utilisons pour construire une procédure de décision pour l'arithmétique linéaire. Comme pour la logique de différence, nous présentons les détails de la procédure de décision qui la rend approprié pour notre plate-forme de combinaison utilisée par des solveurs SMT. Les méthodes et les techniques décrites dans cette thèse ont été mises en oeuvre et sont disponibles dans notre solveur SMT open-source, veriT.

Le projet CACAO - Caméra A Collimation Assistée par Ordinateur - a pour but d'améliorer la qualité des images scintigraphiques. Des collimateurs à trous plus larges et profonds sur les gamma caméras, ainsi qu'un mouvement de balayage supplémentaire dans le protocole d'acquisition permettraient d'améliorer à la fois la résolution spatiale et la sensibilité des caméras; mais cela implique l'utilisation de nouveaux algorithmes de reconstruction. Avant cette thèse, la reconstruction des images CACAO se basait sur un algorithme utilisant pour la déconvolution la transformée de Fourier rapide qui présente un avantage en terme de rapidité et a donné des résultats très intéressants. Cependant un travail basé sur la théorie de l'information nous fait penser qu'il est possible d'obtenir de meilleurs résultats. L'étape limitante du projet étant la déconvolution, le travail de thèse avait pour but d'étudier et d'améliorer cette étape avec de nouveaux algorithmes. Plusieurs algorithmes basés sur une déconvolution appelée minimale avec un traitement ligne par ligne de l'image et l'utilisation de programmation linéaire ont été développés et donnent de bons résultats dans plusieurs cas sur des données exactes. Nous avons ensuite appliqué cette idée au problème dans son ensemble, ce qui donne de bons résultats sur des données exactes et permet également de simplifier la reconstruction. Nous avons aussi effectué la dualisation de nos données qui permet de réduire le temps de calcul et de traiter de plus grandes images. Enfin, nous avons mis au point la déconvolution médiane qui se montre efficace pour des images bruitées.

Dans un marché électrique concurrentiel, EDF a adapté ses outils de gestion de production pour permettre une gestion optimale de son portefeuille, particulièrement sur les horizons journaliers et infra-journaliers, derniers leviers pour une gestion optimisée de la production. Et plus l'horizon d'optimisation s'approche du temps réel, plus les décisions prises aux instants précédents deviennent structurantes voire limitantes en terme d'actions. Ces décisions sont aujourd'hui prises sans tenir compte du caractère aléatoire de certaines entrées du modèle. En effet, pour les décisions à court-terme, la finesse et la complexité des modèles déjà dans le cas déterministe ont souvent été un frein à des travaux sur des modèles tenant compte de l'incertitude. Pour se prémunir face à ces aléas, des techniques d'optimisation en contexte incertain ont fait l'objet des travaux de cette thèse. Nous avons ainsi proposé un modèle robuste de placement de la production tenant compte des incertitudes sur la demande en puissance. Nous avons construit pour cette fin un ensemble d'incertitude permettant une description fine de l'aléa sur les prévisions de demande en puissance. Le choix d'indicateurs fonctionnels et statistiques a permis d'écrire cet ensemble comme un polyèdre d'incertitude. L'approche robuste prend en compte la notion de coût d'ajustement face à l'aléa. Le modèle a pour objectif de minimiser les coûts de production et les pires coûts induits par l'incertitude. Ces coûts d'ajustement peuvent décrire différents contextes opérationnels. Une application du modèle robuste à deux contextes métier est menée avec un calcul du coût d'ajustement approprié à chaque contexte. Enfin, le présent travail de recherche se situe, à notre connaissance, comme l'un des premiers dans le domaine de la gestion optimisée de la production électrique à court terme avec prise en compte de l'incertitude. Les résultats sont par ailleurs susceptibles d'ouvrir la voie vers de nouvelles approches du problème.

L'objet de la thèse est l'étude, la modélisation et le traitement des distorsions non linéaires sonores, pour lesquelles les techniques actuelles s'avèrent impuissantes. L'approche retenue consiste à représenter, globalement, à la fois le signal audio à restaurer et le processus de distorsion, dans le cadre d'un modèle statistique. Cette approche présente un bon compromis entre une souhaitable généricité -possibilité de traiter à l'aide d'une méthode globale plusieurs types de distorsions- et l'utilisation de connaissances spécifiques, notamment concernant les sources de distorsions. La première étape de la thèse consiste en une analyse des mécanismes de la distorsion basée sur une série de mesures où plusieurs séquences audio sont enregistrées en entrée et en sortie d'appareils audiofréquences standards (amplificateurs de puissance, convertisseurs numérique-analogique, enregistreurs sur bandes magnétiques). Les éléments d'analyse retenus conduisent à la présentation des hypothèses principales du traitement. La méthode est basée sur un modèle de transmission non-linéaire choisi parmi ceux étudiés dans la littérature (modèles en cascades de Hammerstein simple), ainsi qu'un modèle des signaux à restaurer (modélisation autorégressive et modèle gaussien à écart-type variable). La seconde étape définit d'une part, la méthode d'identification ``autodidacte'' (à partir de la donnée seule du signal distordu) du modèle de distorsion et d'autre part, la technique de reconstruction de l'extrait sonore associée aux modèles de distorsion et de signal.

La propagation à grande distance du bang sonique (onde de choc) est sensible aux caractéristiques de l'atmosphère terrestre, notamment dans la couche turbulente située entre 0 et environ 1 km d'altitude. Des expériences de propagation d'une onde de choc dans un milieu aléatoire (avec des fluctuations de température et de vitesse) ont déjà été réalisées pour tenter de comprendre les mécanismes physiques expliquant la distorsion des formes d'ondes mesurées au sol. Or, la nature aléatoire de ces expériences ne permet pas de discriminer l'importance de chaque effet (focalisation, hétérogénéité, non-linéarité). Nous avons donc tout d'abord réalisé des expériences déterministes à l'échelle 1 : 100 000 dans l'eau ainsi que des simulations numériques pour étudier l'interaction entre une onde de choc et un milieu hétérogène. Les hétérogénéités sont modélisées par des tubes cylindriques en caoutchouc siliconé de diamètre de l'ordre de la longueur d'onde. Toutes les caractéristiques du milieu sont mesurées (atténuation, taille, vitesse du son). Ces expériences nous permettent de comprendre le lien entre le repliement du front d'onde (" wave front folding ") et l'augmentation du temps de montée ainsi que la distorsion des formes d'ondes. L'influence de la taille des hétérogénéités est aussi étudiée expérimentalement et nous renseigne sur la sensibilité d'un signal non-linéaire à des tailles d'hétérogénéités différentes. Ensuite, un modèle théorique et numérique en régime non-linéaire dans l'approximation paraxiale est validé grâce au caractère déterministe de nos expériences. Les simulations numériques démontrent l'influence de la propagation non-linéaire et son effet sur la perception auditive du bang sonique. Une extension du modèle théorique est proposée pour mieux prendre en compte la propagation des ondes acoustique aux angles plus élevés. Les simulations numériques de ce modèle montrent l'amélioration des comparaisons entre les résultats numériques et les résultats expérimentaux notamment dans le cas de la propagation des ondes acoustiques dans un milieu comportant plusieurs hétérogénéités.

Les structures d'hospitalisation rencontrent de nombreux problèmes de niveau opérationnel. Cette thèse propose une investigation des problématiques d'aide à la décision pour le pilotage des ressources humaines en HAD. Suite à l'étude des processus d'une structure HAD identifiant les différentes décisions logistiques dans le cadre d'une certification qualité, deux problématiques principales ont été identifiées. L'investigation du premier domaine, a permis de concevoir un outil d'aide à la décision calculant les emplois du temps des infirmiers d'une structure de soins à domicile. Il a été expérimenté pour l'HAD EOVI Drôme nord. Plusieurs modèles de décision ont été comparés à l'aide de deux méthodes de résolution : une résolution par programmation linéaire entière et une résolution par programmation par contraintes. Une deuxième problématique a été étudiée : le circuit du médicament d'une HAD, ceci en collaboration avec l'HAD Soins et Santé de Lyon afin de les aider dans la gestion de leurs livraisons urgentes à partir d'une pharmacie à usage intérieur. L'HAD rencontre en moyenne une quarantaine de livraisons urgentes par jour et ces livraisons coûtent très chers en raison des prestataires externes employés et des frais de taxi éventuels. Un outil d'aide à la décision décliné selon trois stratégies de livraisons différentes (par tranches horaires, par nombre de médicaments à livrer, par nombre de livraisons par tournées) a été développé et a été proposé à l'HAD. Une fois la stratégie choisie, cet outil a été utilisé en exploitant les données réelles de l'HAD pour comparer les coûts entre l'emploi de prestataires externes ou de livreurs salariés. Il a permis de démontrer que l'emploi de livreurs salariés serait nettement plus rentable.

Dans cette thèse, nous abordons plusieurs problèmes mathématiques et numériques relatifs aux équations de la viscoélasticité en trois dimensions. Dans la première partie, nous considérons le système linéaire et nous nous intéressons au problème inverse de récupération d'un coefficient viscoélastique. Pour ce système, nous démontrons une inégalité de Carleman (Chapitre 1) et un résultat de stabilité dans le prolongement unique (Chapitre 2). Nous utilisons ensuite ces résultats pour prouver deux inégalités de stabilité pour le problème inverse, l'une relative à une unique mesure interne et l'autre à une unique mesure sur une partie arbitrairement petite de la frontière (Chapitre 3). Finalement, nous proposons une méthode pour résoudre ce problème numériquement et présentons une application en imagerie médicale (Chapitre 4). Dans la deuxième partie, nous étudions le système de la viscoélasticité non linéaire. Nous présentons des méthodes numériques pour le résoudre et l'implémentation de ces dernières en trois dimensions sur des géométries complexes (Chapitre 5). Une application biomédicale à la simulation des déformations des structures cérébrales est ensuite décrite (Chapitre 6). Enfin, nous abordons une question de modélisation en proposant un modèle couplé viscoélastique/viscoplastique en grandes déformations (Chapitre7).