Ces dernières années, le LEAT a travaillé sur des systèmes radars d'aide à la conduite (automobile) ou pour la détection de câbles haute tension (sécurité en vol pour hélicoptères) en bande millimétrique. Classiquement, les antennes utilisées sont des réflecteurs paraboliques offrant de très bonne performances mais coûteux. Une alternative en circuit imprimée faible coût a été développée ces dernières années: les reflectarrays. Nous nous sommes attachés à développer un programme de modélisation permettant d'obtenir rapidement une bonne approximation du diagramme de rayonnement des antennes réflecteurs. Cet outil permet de simuler et de prévoir le comportement des réflecteurs de grande taille contrairement aux logiciels commerciaux qui nécessitent des ressources informatiques importantes. Les antennes à grand gain sont souvent destinées à effectuer du balayage. Dans ce cas, il est important de minimiser les premiers lobes secondaires. La solution que nous avons proposée consiste à développer une source primaire possédant un diagramme qui permette de concentrer 99% de l'énergie dans le lobe principale du diagramme et ainsi permettre de fortement diminuer les lobes secondaires par rapport aux sources classiquement utilisées (diminution de près de 15 dB). Afin d'améliorer les performances des reflectarrays en terme de gain et de dépointage, nous avons utilisé une taille de cellules réduite offrant ainsi une meilleure correction de phase. Sur des réflecteurs de petite taille, on constate une amélioration de 3 dB sur le gain et une perte de gain de 1 dB contre 3 pour un dépointage de 60° avec des cellules classiques.

Le travail présenté dans ce mémoire de HDR porte sur le développement d'antennes millimétriques en bande W. Ces dernières succientent un regain d'intérêt suite à l'émergence des applications civiles en gamme millimétrique, notemment dans le domaine des radar. Concevoir de telles antennes, de type reflectarray, implique non seulement le développement d'outils de simulation/modélisation spécifiques mais aussi la mise en place de dispositifs de mesures adaptés. Le manuscrit s'articule autour de axes de recherche: - le premier chapitre présente les principaux résultats obtenus dans le cadre des antennes millimétriques pour radar embarqués, - le second chapitre décrit les études relatives aux réseaux réflecteurs et lentilles diélectriques, - le troisième chapitre est consacré à la métrologie des antennes avec la mise en place du système de mesure en bande millimétrique et l'étude d'une base compacte, - le quatrième et dernier chapitre est la synthèse des travaux menés entre 1996 et 2001 sur les structures planaires pour l'insertion de fonctions actives.

L'objectif de ce travail est d'étudier les évolutions microstructurales des matériaux cimentaires au cours de l'hydratation et d'analyser les dégradations physico-chimiques de ces matériaux lorsqu'ils sont soumis au séchage. Ces évolutions sont caractérisées par les mesures de teneur en eau et de porosité qui sont des paramètres clés pour l'évaluation de la durabilité des matériaux. L'originalité du travail réside en l'utilisation de l'Imagerie par Résonance magnétique IRM. Nous présentons une synthèse bibliographique sur les matériaux cimentaires et sur l'IRM qui permet d'accéder à la densité protonique caractéristique de la teneur en eau et aux temps de relaxation qui donnent une information sur la distribution poreuse. Les résultats sont ensuite identifiés aux données obtenues par des techniques expérimentales du génie civil. Enfin deux problématiques inhérentes aux matériaux cimentaires qui sont l'analyse de l'hydratation et le couplage hydratation/séchage sont étudiées.

L'énergie photovoltaïque connaît actuellement un fort développement. Après être restée pendant de longues années un moyen de production anecdotique (site isolé) le photovoltaïque devient aujourd'hui une source d'énergie connectée au réseau, en compétition avec les sources conventionnelles. Ce développement concerne principalement les installations de moins de 3kWc (90% des installations françaises). L'augmentation du nombre de ces centrales de petites puissances au coeur des bâtiments (intégré au bâti) met en exergue les problèmes d'ombrages et peu fortement limiter la production. C'est dans ce contexte de maximisation de la production PV et de changement des fonctionnalités que cette thèse explore les topologies de champs PV (générateurs PV + électronique de puissance) pouvant répondre à ces nouvelles exigences.

La production froide des huiles lourdes avec production conjointe de sable a été utilisée avec succès dans les formations peu consolidées de l'Alberta. Il existe un lien très net entre la production de sable et la production d'huile, mais les mécanismes mis en jeu sont complexes. Une cellule expérimentale a été conçue à l'IFP afin de visualiser les phénomènes d'érosion associés. Les résultats obtenus permettent de différencier deux schémas d'érosion selon les conditions d'essais: venue massive de sable avec baisse de densité dans un secteur de la couche de sable ou formation d'une cavité. Les conditions in-situ, forte densité relative et forte pression de confinement, orientent vers l'hypothèse du développement de cavités. La modélisation numérique du problème d'érosion proposée dans le cadre de cette thèse a pour originalité de considérer deux modèles mécaniques distincts en interaction pour représenter le réservoir d'une part et le mélange sable/huile (slurry) en écoulement d'autre part. Un algorithme spécifique a été défini et testé avec succès dans un cas unidimensionnel, puis dans le cas d'une configuration plane.

Les travaux développés durant cette thèse, ont permis la mise au point d'un simulateur qui permet de prévoir le comportement d'une hydrolienne dans son environnement. A cet effet, une approche multiphysique a été adoptée pour la modélisation de l'ensemble de la chaîne de conversion d'énergie. L'environnement de simulation ainsi développé peut également être utilisé pour le dimensionnement et l'évaluation de la rentabilité d'installations hydroliennes. A l'heure actuelle, l'outil développé permet de simuler tous les types de turbines à axe horizontal. De plus, il permet de choisir entre deux topologies électriques différentes ; une basée sur la génératrice asynchrone à double alimentation et une sur la génératrice synchrone à aimants permanents. Pour ces deux technologies, deux types de commande en vitesse ont été proposés. La première stratégie consacre l'utilisation des régulateurs linéaires PI. La deuxième, quant à elle, propose une commande non linéaire dite modes glissants d'ordre supérieur. Les différents composants du simulateur ont été testés et éprouvés expérimentalement en termes de modèles et en termes de performances de régulations de vitesse. Les développements présentés dans ce mémoire restent cependant perfectibles ouvrant ainsi la voie à d'intéressantes perspectives.

La modélisation et la simulation de la croissance des plantes peut être abordée selon plusieurs aspects tant pour ce qui concerne la connaissance que les moyens mis en œuvre. Ce champ d'étude se trouve à la croisée de diverses expertises telles que botanique, agronomie, physiologie, mathématique ou informatique. Beaucoup de travaux ont été proposés dans ce domaine dont la plupart sont fortement colorés par une seule de ces spécialités. Nous proposons une approche qui nous semble généraliste et qui s'appuie sur des connaissances provenant conjointement des champs de l'agronomie, des mathématiques et du génie logiciel. Cette étude se décompose en trois étapes : - Proposition d'un modèle purement structural de description de l'architecture des plantes (AmapSim). Ce modèle utilise des processus stochastique pour représenter les distributions de branches, de pousses et d'entre-nœuds observées sur des plantes réelles . Ces processus sont organisés autour d'un automate à états finis dont la variable d'état est l'âge physiologique et qui simule l'évolution de la vigueur des bourgeons de la plante au cours de leur vie. - Définition d'un ensemble d'outils logiciels propres à accueillir des simulateurs de croissance de plante (Vitis). Cette librairie offre des services pour la gestion de la description de plante en cours de simulation, pour la gestion des paramètres des modèles qui édifient la plante et pour la synchronisation et l'échange d'information entre les blocs fonctionnels qui constituent le simulateur. - Développement d'un simulateur d'AmapSim dans Vitis puis de quelques exemples d'applications. Cette étape a pour but de démontrer le bien fondé des choix effectués lors des étapes précedentes. On y montre des résultats de simulation d'AmapSim puis d'applications basées sur AmapSim et agrémentées dynamiquement de connaissances additionnelle grâce aux fonctionnalités de Vitis. On y montre notamment comment ajouter de la connaissance issue du domaine de la physiologie pour créer de applications de type structure-fonction. Ce travail ouvre des perspectives concernant l'utilisation d'AmapSim et le développement de nouveaux plugins ; l'introduction de nouveaux modeles dans Vitis ; la formalisation de la notion de simulateur de plante à l'usage des futurs modélisateurs

Ce travail de thèse est consacré à l'étude d'un modèle transitoire qui tient compte des effets multidimensionnels dans le procédé de purification par fusion de zone. Nous avons étudié les effets des principaux paramètres gouvernant le processus de purification à savoir: la vitesse de translation des sources de chauffage et de refroidissement, l'intensité de flux de chauffage, l'intensité de flux de refroidissement, la largeur de la zone fondue et en fin le rapport d'aspect géométrique. Ces différents paramètres influent de façon importante sur le processus de purification, sur son efficacité et sur le degré de purification atteint après un ou plusieurs passages des sources. Une application dans le cas du matériau SiGe à très faible concentration a été simulée à l'aide d! u code de calcul par éléments finis Castem 2000. Le résultat de cette simulation a montré la difficulté de résolution numérique pour un nombre de Lewis très grand. Afin d'atteindre l'objectif visé, une étape importante dans cette étude a été consacrée à la détermination d'un couple (nombre de Lewis dans le liquide et rapport des coefficients de diffusion des espèces) pour que le processus de purification soit correctement représenté. Pour ce faire, nous avions étudié la fusion d'une tranche par une source immobile et choisir un couple convenable de ces 2 paramètres déterminants qui nous permet d'atteindre l'objectif visé. Afin d'analyser l'effet de chacune des grandeurs évoquées ci-dessus sur la purification, une deuxième étape a été consacrée à l'étude de la ! phase de purification proprement dite en adoptant une étu! de param étrique.

La morphologie des rivières met en jeu deux composantes physiques aujourd'hui encore mal comprises: l'hydrodynamique au-dessus d'un fond érodable et la dynamique du transport sédimentaire. Nous avons mis à jour deux problèmes touchant aux rivières et éclairant chacun de ces aspects. Nous avons abordé le problème de la sélection de la largeur des rivières de manière expérimentale, en confrontant mesures de terrain et résultats de laboratoire. Nous avons montré que la loi de puissance reliant largeur et débit résulte d'une dynamique locale et non de l'auto-organisation des bassins versants. Nous avons analysé les champs de vitesse moyenne et montré que la diffusion transverse de quantité de mouvement, habituellement négligée, doit être prise en compte pour reproduire les mesures expérimentales. Pour étudier la formation de rides et de dunes sur le lit des rivières, nous avons effectué l'analyse de stabilité linéaire d'un lit sableux cisaillé par un écoulement turbulent. Pour ce faire, nous avons calculé l'écoulement turbulent au dessus d'un relief et caractérisé l'effet des différents mécanismes physiques (inertie, rugosité hydrodynamique, fluctuations turbulentes, surface libre). Nous avons montré que les rides se forment par instabilité linéaire et que la longueur d'onde à laquelle elles apparaissent est contrôlée par la longueur de relaxation du transport de sédiments. A l'inverse, les dunes se forment par coalescence progressive de structures, cette évolution non-linéaire étant limitée par l'effet stabilisant de la surface libre. Enfin, le formalisme général que nous avons adopté nous a permis de transposer cette étude théorique à la formation des dunes géantes dans les déserts.

L'objectif de cette thèse est de caractériser par des approches expérimentales et numériques les effets hydrique, mécanique et hydromécanique dus à la désaturation et la resaturation de l'argilite de l'Est, roche hôte du futur laboratoire souterrain de stockage des déchets radioactifs à Bure (France). Nous présentons des approches expérimentales et numériques pour caractériser le phénomène de transfert hydrique dans l'argilite. Une méthode simple d'identification est proposée, en déterminant la diffusivité hydrique linéarisée à partir de mesures pondérales sur des échantillons (tube mince et plaque mince) soumis à des paliers d'humidité suivant un cycle de désaturation-resaturation. Le transfert hydrique est non-linéaire. Pour interpréter ce phénomène, on établit un modèle numérique non linéaire tenant compte des phénomènes physiques (la conduction hydraulique, la diffusion de vapeur, le changement de phase etc.). On étudie ensuite l'évolution du comportement physique et mécanique de la roche argileuse en fonction de l'humidité imposée, suivant un cycle de désaturation-resaturation par paliers successifs. La déformation hydrique, la vitesse de propagation des ondes ultrasoniques, les propriétés élastiques, les caractéristiques de rupture et les phénomènes différés dépendent de l'état hydrique de matériau. L'influence de la désaturation et de la resaturation sur "un modèle réduit de tunnel» est étudiée. Pour mettre en valeur l'anisotropie de la roche, on utilise des tubes épais dont l'axe est parallèle ou perpendiculaire à la stratification. Ces tubes sont soumis à des chargements hydriques par ventilation d'air à hygrométrie variable dans leur trou central. Nous utilisons un modèle poroélastique non-linéaire, pour interpréter les phénomènes hydromécaniques anisotropes observés. On montre que les chargements hydriques peuvent conduire à des ruptures de l'éprouvette qui respectent les directions d'anisotropie de la roche, et qui peuvent être interprétées par le modèle hydromécanique comme une violation d'un critère de rupture en contrainte totale de traction. Finalement, des calculs numériques pour les phénomènes engendrés par la désaturation et la resaturation à l'échelle des ouvrages souterrains sont réalisés, par des modèles numériques calibrés à partir de résultats expérimentaux. Des solutions analytiques et numériques par la méthode des éléments finis sont réalisées pour prévoir l'influence de la désaturation et de la resaturation sur le massif d'argilite dans les galeries souterraines.