Le démantèlement de produits en fin de vie s'appuie le plus souvent sur des opérations de broyage, afin de libérer les principaux matériaux les uns des autres, avant tri et recyclage de chacun d'entre eux. Le jet d'eau haute pression trouve son intérêt, dans ce cadre, pour des produits multi-matériaux intimement mélés, afin de réaliser un démantèlement sélectif permettant de séparer la matière d'enrobage, avec une granulométrie fine, de la matrice sans endommager cette dernière .Nous avons identifié deux phases principales : -L'enlèvement de matière par usinage du matériau d'enrobage -Le nettoyage de la matrice, très spécifique au produit à traiter. L'objectif du travail, présenté dans ce document, est de modéliser cet enlèvement de matière, dans le cas d'utilisation de têtes multi-jets rotatives, de façon à pouvoir prédire le débit de matière. Nous avons mené en premier lieu une approche expérimentale, afin d'étudier de façon différentielle l'action d'un jet unique sur la matière et celle de jets multiples passant à de nombreuses reprises sur la matière. Ceci a permis de mettre en place un certaines nombre d'hypothèses, relatives en particulier à l'influence du nombre de passage des jets par unité de surface, et au facteur d'amplification d'enlèvement de matière qui en découle. En intégrant, sur la largeur complète de la tête, ce nombre de passages, ce facteur d'amplification et le modèle de découpe par jet d'eau développé par Graham et Wilkins, il a été possible de mettre en place, sous forme d'un logiciel, un modèle d'enlèvement de matière permettant de calculer le débit de matière en fonction des paramètres procédé. Application aux pneumatiques en fin de vie.

L'étude du champ dynamique dans une cellule d'échangeur à vortex, en situation isotherme, est menée à la fois sur un plan expérimental et numérique. L'expérimentation, portant sur des fluides newtoniens et non newtoniens, permet d'accéder aux composantes radiale et tangentielle de la vitesse par anémométrie laser. La simulation numérique est effectuée à l'aide d'un schéma aux volumes finis. La turbulence est modélisée par un modèle statistique k-Ε classique. Les résultats numériques et expérimentaux obtenus sont en bon accord et mettent en évidence l'existence d'un écoulement secondaire généré par les instabilités hydrodynamiques liées à la courbure des lignes de courant. Pour des régimes d'entrée laminaires, l'action conjuguée des forces centrifuges et visqueuses donne naissance à une structure de l'écoulement secondaire instationnaire proche de la périphérie de la partie cylindrique de la géométrie, limitant l'intensité de l'écoulement central à vortex. L'effet rhéofluidifiant des solutions de CMC stabilise ces structures et permet d'accélérer l'établissement d'un écoulement à vortex. Pour des conditions d'entrée turbulentes, les mesures et la simulation mettent en évidence l'existence d'un puissant écoulement principal à vortex dont l'intensité tend vers une limite pour des nombres de Reynolds supérieurs à 15000. Cet écoulement principal est couplé à un écoulement secondaire qui s'étend sur la totalité du rayon de l'échangeur et augmente ainsi le taux de mélange du fluide à traiter. L'influence de la variation de l'épaisseur de l'échangeur permet de définir un nouveau paramètre adimensionnel tenant compte de la courbure des lignes de courant et basé sur un nombre de Dean. Le modèle k- utilisé, qui donne des résultats proches de ceux expérimentaux, permet d'obtenir une meilleure compréhension de la dynamique, notamment de l'écoulement secondaire. Une première étude des trajectoires des particules fluides obtenues par simulation montre de fortes variations de celles-ci en fonction de leur position suivant l'épaisseur à l'entrée. La distribution des probabilités des temps de séjours numériques donne une courbe maîtresse pour toutes les conditions d'écoulement.

L'interprétation des spectres compliqués de l'atmosphère solaire magnétisée requiert des modèles théoriques adéquats de transfert radiatif hors ETL. Dans la première partie, la théorie quantique de la polarisation est revue ainsi que celle du transfert radiatif hors ETL de 2$^{\rm e}$ espèce. Une notation générale est introduite pour traiter numériquement la matrice densité atomique. Une technique de ''lambda-operator splitting'' est présentée et utilisée pour développer une méthode originale de préconditionnement analogue à l'algorithme itératif de Jacobi. De nombreux processus sont pris en compte: l'effet Zeeman, l'effet Paschen-Back, l'effet Hanle, la polarisation atomique, les croisements de niveaux, le pompage optique, la (dé)polarisation par collisions. Une technique multigrille non linéaire est développée dans le cadre du transfert de rayonnement polarisé et l'efficacité de la méthode est discutée. Les possibilités de ce nouveau solveur sont démontrées sur l'exemple d'une raie optiquement épaisse d'un atome multiterme dans le régime de l'effet Paschen-Back. Dans la deuxième partie, la polarisation par impact de la raie H-alpha de l'hydrogène est étudiée. Les modèles semi-empiriques de la chromosphère éruptive sont utilisés pour déterminer les effets différentiels du faisceau de protons sur les profils d'intensité et de polarisation. Il est montré qu'il est improbable que les faisceaux de protons soient la source de la polarisation linéaire observée. Dans le dernier chapitre, il est montré que les courants électriques de retour sont un ingrédient significatif de la formation des raies et ils sont proposés comme une source possible de la polarisation observée.

L'irradiation par un laser Nd-YAG pulsé est mise en oeuvre afin d'élaborer des revêtements épais sur acier inoxydable X30Cr13, par fusion superficielle avec apport de bore ou nitrure de bore hexagonal (h-BN): alliages borurés polyphasés ou composites métal-céramique. Les coupes métallographiques permettent de déterminer l'épaisseur de chaque revêtement (zone fondue) et révèlent des microstructures de solidification caractéristiques: front plan, cellulaire et dendritique. Les caractéristiques optiques du faisceau laser sont déterminées: divergence, distance focale, rayon du spot et distribution de la puissance dans le plan focal. La simulation des effets thermiques est fondée sur la modélisation par différences finies de la distribution spatio-temporelle de la température, dans l'acier irradié par balayage du faisceau pulsé. Par ce moyen, la prévision de l'épaisseur atteinte par la zone fondue et la description de l'avancement du front de fusion durant l'irradiation deviennent possibles, d'où une meilleure description des conditions d'incorporation de matière, selon un processus de fusions et solidifications successives. Les propriétés mécaniques, module d'élasticité et dureté, des divers revêtements sont déterminées à partir d'essais de nanoindentation. Dans des conditions d'irradiation optimales, la dureté du composite atteint 10 GPa et celle de l'alliage boruré, 14 GPa, alors que l'acier non traité a une dureté de 4 GPa. L'analyse systématique du comportement tribologique des revêtements est effectuée en configuration bille-sur-disque, à 25 °C sous différentes charges (1 à 10 N), puis à 300 et 500 °C sous 2 N. A température ambiante, le glissement à sec sur bille en rubis de ces deux types de revêtements est caractérisé par un coefficient de frottement réduit et un faible taux d'usure volumique, par rapport à ceux de l'acier non traité, révélant une résistance nettement renforcée envers l'usure adhésive et/ou abrasive. A partir de 300 °C, en revanche, leur tenue au frottement se dégrade, malgré l'abaissement sensible du coefficient de frottement.

MODELISATION ET IDENTIFICATION DES PARAMETRES DU MODELE DU COMPORTEMENT DES MICROORGANISMES DANS LE REACTEUR. OPTIMISATION DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT D'UNE UNITE DE PRODUCTION DE BIOMASSE. DESCRIPTION DE L'UNITE PILOTE ET DES DIFFERENTS CAPTEURS PERMETTANT LA CONNAISSANCE DES VARIABLES PRINCIPALES DU PROCESSUS ET SA COMMANDE.

Les methodes d'inversion par moindres carres necessitent la simulation de propagation d'ondes modelisees par des equations lineaires. C'est dans cette partie modelisation que se situe la majeure partie de notre travail qui comporte quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous etudions l'inversion d'un milieu localement perturbe, c'est a dire que nous recherchons une heterogeneite de forme donnee dans une matrice homogene. Nous montrons dans ce cas simple l'influence de la frequence de la source sur la non-linearite de la fonction cout. Dans le second chapitre, nous introduisons et analysons une famille de schemas numeriques pour l'equation des ondes acoustiques en milieu homogene. Ces schemas d'ordre sont deux ou quatre en temps et d'ordre quelconque en espace. Nous avons estime le cout informatique des simulations et preconise un choix du nombre de points par longueur d'onde et du nombre de points par periode. Ceci donne alors les pas d'espace et de temps. Dans le troisieme chapitre nous etudions la stabilite et la precision de cette famille de schemas numeriques en milieu heterogene. Nous obtenons des resultats quelque soit l'heterogeneite du milieu, et donnons l'ordre d'approximation de ces schemas numeriques en milieux heterogenes. Nous etudions egalement les condition absorbantes eponges. Dans le dernier chapitre nous nous sommes interesse a une estimation d'erreur a posteriori pour l'equation des ondes en milieu unidimensionnel. Ces estimations sont generalisables au cas bidimensionnel. Elles permettent de mesurer l'erreur commise sur la solution a l'aide de quantites calculables; donc on peut par procedure adaptive regler les pas de temps et d'espace.

Le présent document constitue mon mémoire d'habilitation à diriger des recherches. Il retrace mon activité scientifique de ces douze dernières années, depuis ma thèse jusqu'aux travaux réalisés en tant qu'ingénieur-chercheur du CEA Cadarache. Les deux chapitres qui structurent ce document correspondent à deux domaines de recherche relativement différents mais se référant tous les deux au traitement des incertitudes dans des problèmes d'ingénierie. Le premier chapitre établit une synthèse de mes travaux sur la propagation d'ondes hautes fréquences en milieu aléatoire. Il concerne plus spécifiquement l'étude des fluctuations statistiques des temps de trajet des ondes acoustiques en milieu aléatoire et/ou turbulent. Les nouveaux résultats obtenus concernent principalement l'introduction de l'anisotropie statistique des champs de vitesse lors de la dérivation des expressions des moments des temps en fonction de ceux du champ de vitesse des ondes. Ces travaux ont été essentiellement portés par des besoins en géophysique (exploration pétrolière et sismologie). Le second chapitre aborde le domaine de l'utilisation des techniques probabilistes pour prendre en compte les incertitudes des variables d'entrée d'un modèle numérique. Les principales applications que j'évoque dans ce chapitre relèvent du domaine de l'ingénierie nucléaire qui offre une grande variété de problématiques d'incertitude à traiter. Tout d'abord, une synthèse assez complète est réalisée sur les méthodes statistiques d'analyse de sensibilité et d'exploration globale de modèles numériques. La construction et l'exploitation d'un métamodèle (fonction mathématique peu coûteuse se substituant à un code de calcul coûteux) sont ensuite illustrées par mes travaux sur le modèle processus gaussien (krigeage). Deux thématiques complémentaires sont finalement abordées : l'estimation de quantiles élevés de réponses de codes de calcul et l'analyse de codes de calcul stochastiques. Une conclusion met en perspective ces travaux dans le contexte plus général de la simulation numérique et de l'utilisation de modèles prédictifs dans l'industrie.

La multi-perforation est un systeme de refroidissement couramment utilise pour refroidir les parois des chambres de combustion des turbines a gaz aeronautiques. Le principe est de percer dans ces parois des milliers de petites perforations par lesquelles de l'air de refroidissement est injecte a l'interieur de la chambre. Lors de simulations numeriques de chambre de combustion, la resolution de l'ecoulement pres de ces parois multi-perforees est trop couteuse en temps de calcul. C'est pourquoi l'objectif de cette these est de proposer un modele prenant en compte l'effet de la multi-perforation sur l'ecoulement dans la chambre de combustion et a l'exterieur, dans le contournement. En vue de la modelisation, des Simulations des Grandes Echelles ont ete realisees afin d'acquerir une connaissance approfondie de<br />l'ecoulement autour des parois multi-perforees. La configuration d'etude est celle d'une paroi perforee d'extension infinie, representee par une unique perforation dans un domaine periodique incluant les deux cotes de la paroi. Une methode specifique pour generer l'ecoulement a la fois dans la perforation et des deux cotes de la paroi a ete developpee dans le cas isotherme puis adapte au cas anisotherme. Les donnees ainsi generees ont permis d'orienter le travail de modelisation vers les aspects les plus importants de l'ecoulement de multi-perforation. Ce travail de these a abouti a l'ecriture d'un modele adiabatique de multi-perforation maintenant couramment utilise dans l'equipe CFD-Combustion du CERFACS.

Cette thèse propose une méthode hybride pour la prédiction du rayonnement acoustique d'écoulements pariétaux instationnaires, et son application au cas de la plaque plane épaisse. Les données aérodynamiques sont obtenues par simulation numérique directe incompressible. L'originalité est ici de modéliser la condition d'adhérence aux parois par un terme de forçage volumique en utilisant la méthode des frontières virtuelles, spécialement adaptée aux géométries complexes. L'analyse de leur fonctionnement comme système d'asservissement de la vitesse à la valeur nulle a permis de réduire leur contrainte sur le pas de temps. Le comportement de la méthode en présence d'une arête vive a également été étudié. La simulation de l'écoulement en canal plan 3D turbulent a été réalisé pour la validation, et des comparaisons avec la littérature montrent un bon accord. L'accent est également mis sur la procédure d'obtention de la pression hydrodynamique afin de valider les champs de pression fluctuante utilisés comme données d'entrée du calcul acoustique. L'application à la plaque épaisse a fait apparaître qu'il est difficile d'obtenir un écoulement parfaitement établi. Les mouvements tourbillonnaires générés par la couche cisaillée issue du coin, ainsi que les propriétés statistiques de la turbulence, sont analysés. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide de l'analogie de Curle, programmée avec un algorithme en temps avancés. On observe une prépondérance du rayonnement des termes sources volumiques sur celui des termes sources surfaciques. Dans l'hypothèse d'une source compacte, la direction d'intensité maximale est observée autour de 60 degrés vers l'aval, due à l'effet conjugué du terme volumique associé à la tension de cisaillement et du terme volumique longitudinal. Dans le cas d'une source non-compacte, une influence importante de la prise en compte des temps de retards est observée à travers l'accentuation du rayonnement du terme volumique longitudinal vers l'aval.

Ce travail s'inscrit dans le cadre du Projet National de Recherche français "Microtunnels". Le microtunnelage est une technique de pose de canalisations sans tranchée. Elle consiste à foncer la canalisation à l'arrière d'un microtunnelier ayant les fonctions d'excavation, de marinage et de guidage. Cette méthode récente, permettant de réduire les nuisances liées à la pose des réseaux en tranchée, se développe principalement dans le cadre du génie civil urbain.<br />Cette étude essentiellement expérimentale concerne les problèmes liés au frottement à l'interface sol-canalisation, à la stabilité du front de taille, et enfin aux mouvements induits au sein du massif de sol traversé.<br />Une première phase d'observations de terrain, basée sur le suivi complet de chantiers de microtunnelage dans des conditions de sol diverses, comportait la caractérisation des terrains traversés ainsi que l'enregistrement des principaux paramètres de fonçage et de pilotage. L'interprétation de ces données a permis de mettre en évidence l'incidence de la nature des terrains, de la surcoupe, de la lubrification et des problèmes de guidage sur les frottements mobilisés, sans permettre toutefois de toujours faire la part de chacun de ces paramètres. Les problèmes de stabilité du front et leur incidence sur les mouvements du sol ont pu également être observés et analysés.<br />A partir de ces résultats, une étude complémentaire, dans des conditions bien contrôlées, a été entreprise dans une chambre de calibration adaptée à la modélisation du fonçage de canalisations. Les essais réalisés ont permis de cerner plus précisément l'incidence de la surcoupe et de l'injection de lubrifiant sur les frottements mobilisés et sur les mouvements engendrés dans le massif. L'incidence de la surcoupe a été modélisée à l'aide de simulations numériques bidimensionnelles en vue de l'extension aux conditions in situ.