Cette étude s'intéresse sur la simulation numérique des aires d'alimentation des puits d'eau potable sous l'influence d'une interface eau douce-eau salée (SWI), aux Îles-de-la-Madeleine, au Québec. Trois approches sont étudiées pour représenter l'interface, une entièrement dispersée (ID) considérant l'écoulement des eaux souterraines à densité variable et le transport advectif-dispersif, et les approches simplifiées de l'interface horizontale (IH et MODFLOW) et de Ghyben-Herzberg (GH). Le modèle d'éléments finis 3D SALTFLOW est utilisé pour toutes les simulations, en appliquant l'approche de la probabilité de captage (CP), basée sur le transport advectif-dispersif en mode arrière, pour définir les aires. Une analyse de sensibilité est d'abord appliquée à un domaine rectangulaire 3D simplifié avec un puits de pompage foré dans un aquifère de grès hautement perméable. Cette étude d'analyse de sensibilité porte sur l'influence de la conductivité hydraulique, la profondeur de la crépine et l'augmentation du taux de pompage sur la taille et la forme des aires. Les aires d'alimentation définies avec l'approche de CP sont comparées selon les différentes représentations de l'interface eau douce-eau salée énoncées dans cette étude. L'approche est ensuite appliquée à un sous-domaine 3D hétérogène sur l'Île du Cap aux Meules, qui comprend dix puits de pompage. Pour les conditions considérées dans cette étude, les aires de CP délimitées avec l'IH ou GH sont approximativement égales à 5% des aires simulées avec l'ID. Cependant, les aires ID sont généralement plus grandes comparées à celles simulées avec le traçage de particules basé sur le modèle MODFLOW, en raison des différences dans le modèle conceptuel et l'effet de la dispersion hydrodynamique dans l'approche de CP. L'effet du type d'interface diminue en s'éloignant du littoral. Le CP est une approche potentiellement utile pour définir les aires des aquifères insulaires avec l'intrusion d'eau salée. L'avantage de cette approche de CP est qu'elle inclut les incertitudes à travers le terme de dispersion permettant aux décideurs de choisir des niveaux de risques acceptables. / This study focusses on the numerical simulation of water well capture zones under the influence of a freshwater-saltwater interface (SWI), in the context of groundwater protection on the Magdalen Islands, Québec. Three approaches for representing the interface are investigated, a fully dispersed interface considering density-dependent groundwater flow and advective-dispersive transport, as well as the simplified approaches of a Ghyben-Herzberg interface and a horizontal interface. The 3D finite element model SALTFLOW is used for all simulations, including application of the capture probability (CP) approach, based on backward-in-time advective-dispersive transport, for defining the capture zones. A sensitivity analysis is first applied to a simplified 3D rectangular domain with a single well pumping within a highly permeable sandstone aquifer. Probability capture zones are compared under the different representations of the saltwater interface, highlighting the influence of hydraulic conductivity, the depth of the well screen, and an increase of the pumping rate on the capture zone size and shape. The approach is then applied to a 3D sub-domain of the Island of Cap aux Meules, including ten pumping wells within a heterogeneous system. For the conditions considered in this study, capture zones predicted using the capture probability approach assuming a Ghyben-Herzberg or horizontal interface had surface areas within about 5% of the capture zones simulated using a dispersed interface. These capture zones, however, were generally larger compared to those simulated using advective particle tracks based on a MODFLOW model, due to differences in the conceptual model and to the effect of hydrodynamic dispersion in the CP approach. The effect of the type of interface on the capture zone decreased away from the coastline. Capture probability is a potentially useful approach for defining capture zones in island aquifers under saltwater intrusion as it includes uncertainty through dispersion allowing decision-makers to choose acceptable levels of risk. It is concluded that the Ghyben-Herzberg and horizontale Interface simplifications are acceptable approaches, considering the inherent uncertainties in the conceptual models.

Une scierie présente souvent une grande variabilité du niveau de production journalier. Une partie de cette fluctuation est causée par la variation de la dimension de la matière première. Cette variation engendre des problèmes importants de flux du bois. Pensons notamment aux surcharges de pièces à certains centres-machines, alors que d'autres manquent de matériel. Cela occasionne une sous-utilisation du potentiel des équipements de sciage et résulte en une perte de productivité. Certaines scieries ont implanté des méthodes de triage en forêt selon la dimension des tiges. Les tiges sont séparées en deux ou trois catégories de diamètres. Elles sont empilées séparément dans la cour à bois de la scierie. La scierie est ensuite alimentée en utilisant les empilements en alternance. Cela permet d'exercer un certain contrôle sur la façon dont le bois entre dans la scierie. Toutefois, les gains éventuels de cette façon d'opérer n'ont jamais été documentés ou évalués clairement. Comme le tri des tiges engendre des coûts supplémentaires, il apparaît important d'établir s'il y a un gain de productivité pour la scierie, afin d'évaluer la rentabilité globale de cette opération de triage. L'objectif principal de ce projet est donc d'évaluer les éventuels bénéfices associés à l'utilisation d'une matière première triée selon ses dimensions. Le logiciel QUEST, un simulateur de procédés manufacturiers par événements discrets, a été configuré pour représenter les aspects concernant le flux des pièces d'une scierie. Auparavant, le logiciel Optitek, un simulateur de débitage, a été mis à contribution pour obtenir des solutions de débitage, propres à la scierie étudiée, pour 255 billes échantillons scannées. Le design de la scierie a été recréé dans le logiciel QUEST. Les vitesses d'avance des convoyeurs et les vitesses d'alimentation des équipements ont été incluses ainsi que les différentes options de cheminement des pièces dans la scierie. L'efficacité des équipements a été considérée en incorporant la fréquence et la durée des arrêts par machine. De plus, des efforts ont été mis afin de bien cerner et de reproduire, dans le modèle, les décisions humaines ayant une influence sur le flux des pièces. Un modèle de flux représentant la situation actuelle de la scierie a ainsi été obtenu. Le modèle a été ensuite modifié afin d'y inclure une étape de tri des tiges selon trois classes de diamètre à hauteur de souche (DHS). Pour gérer la façon dont le bois des différentes classes de dimension est amenée à la scierie, différents indicateurs de l'état du système de production ont été utilisés à tour de rôle. Ces indicateurs sont : le volume moyen des billes écorcées des cinq dernières minutes, le niveau d'occupation des bacs de classement des billes et le volume moyen des tiges tronçonnées. Pour chacun de ces indicateurs, des bornes ont été établies, par essais et erreurs, en vue d'appliquer des recettes d'alimentation à partir des trois catégories de dimension des tiges. Le modèle de référence, c'est-à-dire celui où il n'y a aucun tri de la matière première, a été utilisé afin de simuler 65 factions de travail. Les résultats ont ensuite fait l'objet d'analyses statistiques afin de vérifier l'existence d'une relation entre le volume de sciage produit dans une faction de travail et certaines variables explicatives. Des équations, obtenues par analyses de régression multiple, ont été établies afin d'exprimer la productivité de la scierie sous l'angle de la production de sciage brut en volume nominal. Les variables explicatives qui ont été retenues dans ces équations sont le volume des billes sciées et les arrêts au poste d'éboutage. De la même façon, le modèle incluant le tri des tiges en trois classes de dimension a été simulé. Des séries de simulations ont été réalisées pour chacune des trois méthodes de contrôle de l'alimentation. Les résultats ont été analysés par régression multiple et des équations exprimant la production en fonction du volume des billes sciées et des arrêts au poste d'éboutage ont été établies. En comparant les différentes équations de productivité, et ce au même niveau des variables explicatives, il a été possible de vérifier les gains possibles associés au triage des tiges. Il ressort des résultats que le tri des tiges selon leurs dimensions peut améliorer de façon appréciable la productivité de la scierie. Cependant, la méthode utilisée pour contrôler l'alimentation influence de façon très importante les gains.

L’objectif de l’étude est d’évaluer des stratégies en flux tiré et flux poussé pour la planification de la production en utilisant comme cas d’étude une usine de sciage située au Québec. Un outil de planification de la production (APS, Advanced Planning and Scheduling System), basé sur une architecture logicielle distribuée, simule les divers processus de production et planification des opérations de la scierie (approvisionnement, sciage, séchage, rabotage, entreposage et distribution) en les représentant comme des agents logiciels spécifiques. Pour les expériences, des configurations de pilotage définies par deux facteurs contrôlables sont utilisées, à savoir : la position du point de découplage et les niveaux des contrats pour une famille de produits. Ensuite, des scénarios ont été définis par deux facteurs non contrôlables : la qualité de l’approvisionnement et le différentiel des prix pour les produits visés par les contrats. Ces configurations et ces scénarios génèrent un plan d’expériences de niveaux mixtes avec cinquante-quatre expériences. Pour chacun des 54 plans de production généré par l’APS trois indicateurs de performance sont calculés : le taux de service, le niveau de stock de produits en-cours et le profit potentiel de la production (Potential Monetary Throughput). Les résultats montrent une relation directe entre le niveau de pénétration du point de découplage, le flux tiré et le taux de service, pour chaque niveau de demande des produits tirés par les contrats. Ainsi, une planification qui incorpore le flux tiré génère en moyenne une augmentation de performance de 100% dans le niveau de service, par rapport à une planification en flux poussé pour tous les niveaux de contrats. Cette augmentation de la performance du niveau de service a un coût financier d’approximativement 7% du profit potentiel, lequel devrait être compensé par de meilleures conditions des contrats (un premium payé sur le prix marché) et des coûts de stockage plus bas. Ce « compromis » s’avère un résultat direct de la divergence dans la production de bois d’œuvre. Ainsi, dans un contexte d’affaires qui privilégie la qualité du service et où les clients sont prêts à payer pour ce service, l’utilisation de ces stratégies de planification de la production, où le point de découplage est situé en amont de la chaîne, est une opportunité possible d’avantage concurrentiel. / The objective of this study is the evaluation of pull and push strategies in lumber production planning using a Quebec sawmill as case study. An Advanced Planning and Scheduling System (APS), based on a distributed software architecture, simulates the main operations planning and production processes of the sawmill (sourcing, sawing, drying, finishing, warehousing and delivery) representing them as autonomous software agents. Push and pull strategies are simulated using different penetration positions of the demand information decoupling point over the value chain. To set experiments, configurations are defined by two controllable factors, namely: the decoupling point position and the level of contracts for a product family. Following, a set of scenarios are generated by two uncontrollable factors: the quality of supply and market prices differential for products under contracts. These configurations and scenarios leads to a mixed levels experimental design with fifty four runs. Three performance indicators: orders fill rate, work in process, and potential monetary throughput; are calculated for every one of the 54 production plans generated by the APS. Results show a direct relation between the orders fill rate and the position of the decoupling point, pull strategy, for the three levels of demand on products under contract. Accordingly, at every demand level, production plans under pull strategies generate improvements of 100% compared with equivalent plans under push strategy. This service level performance improvement has a financial cost of about 7% of the Potential Monetary Throughput which should be compensated externally with better contract conditions and internally by lower costs of inventory management. This trade-off seems to be a direct consequence of the divergent nature of lumber production. Consequently, in a business context that privileges service quality and where customers are willing to pay for it, the use of this kind of demand driven strategies in production planning represents a source of competitive advantage.

Nous avons effectué 14 simulations de collisions majeures de galaxies spirales riches en gaz. Ces simulations ont été réalisées grâce à GCD+, un algorithme qui inclue la gravité, l'hydrodynamique, la formation stellaire et un traitement détaillé de l'enrichissement en métaux. Nous avons analysé les propriétés cinématiques, structurelles et chimiques des étoiles formées avant, pendant et après la collision. Ces collisions forment une galaxie ayant un disque pouvant être divisé en deux composantes. Ces deux composantes peuvent correspondre au disque mince et au disque épais d'une galaxie, et leur profil de luminosité peut être ajustées par une loi exponentielle. Les étoiles formées avant et pendant la collision ont une longueur d'échelle plus grande que les étoiles formées après la collision par 20% en moyenne. Du point de vue de la cinématique, les étoiles vieilles ont des dispersions en vitesse plus élevées et sont en retard sur les étoiles jeunes pour ce qui est de la vitesse de rotation. Le sursaut de formation d'étoiles associé à la collision permet d'enrichir rapidement le gaz en différent métaux. Les explosions de supernovae de type II qui ont lieu rapidement après la collision, étant donné la courte durée de vie des étoiles qui les produisent, enrichissent le milieu intergalactique en éléments a. Les supernovae de type la, ayant une distribution plus étendue dans le temps, permettent l'enrichissement en fer des deux populations associées aux composantes du disque, ce qui permet d'obtenir une population stellaire vieille ayant un rapport [a/Fe] supérieur à celui des étoiles jeunes et ce, même à des métallicités relativement élevées ([Fe/H] = —0.5). Ce résultat pourrait expliquer le rapport [a/Fe] élevé que l'on retrouve chez les étoiles du disque épais de la Voie lactée. / We employ GCD+, a N-body, smoothed particle hydrodynamic simulation, including star formation and a detailed treatment of chemical enrichment, to follow 14 gas-rich mergers that resuit almost ail in a galaxy with disk morphology. We trace the kinematic, structural, and chemical properties of stars formed before, during, and after the merger. We show that such merger produces two exponential disk components, with the older, hotter component having a scale length 20% larger than the later forming, cold disk. On a kinematical point of view the old stellar population clearly lags the rotation velocity of the young disk and hâve a higher rotational velocity dispersion. Rapid star formation during the mergers quickly enriches the protogalactic gas réservoir, resulting in high metallicities of the forming stars. Thèse stars form from gas largely polluted by Type II supernovae, which form rapidly in the merger-induced starburst. After the mergers, a thin disk forms from gas that has had time to be polluted by type la supernovae. This fact lead to an old stellar population with a higher [a/Fe] ratio than the young population at quite high metalicity ([Fe/H] = —0.5). We examine the proposai that increased star formation during gas-rich mergers may explain the high a-to-iron abundance ratios that exist in the relatively high-metallicity, thick-disk component of the Milky way.

Le train d’atterrissage est une structure assurant le mouvement de l’avion en vol-sol et sol-vol pour laquelle beaucoup de travaux restent encore à compléter afin d’avoir une structure performante, durable et qui demande moins de maintenance. Ce travail de recherche est effectué dans le but de contribuer à la modélisation avancée et au développement d’un outil de simulation dynamique d’un train d’atterrissage à amortissement oléopneumatique. Le développement d’un modèle mathématique est réalisé à cet égard, et ce dernier essaie de reproduire le fonctionnement physique d’un système train d’atterrissage en particulier celui de l’amortisseur. L’amortisseur d’un train d’atterrissage est une structure complexe composée de plusieurs sous-ensembles ayant des rôles complémentaires et qui aide l’avion à amortir les chocs pendant l’atterrissage, le roulage et le décollage de l’avion. La structure d’un amortisseur oléopneumatique est constituée des plusieurs chambres contenant du gaz ou un fluide hydraulique. Cependant la structure interne de l’amortisseur demande beaucoup de connaissances physique et technique afin de bien comprendre sa conception interne et externe. Les pneumatiques sont aussi pris en compte dans le modèle et elles sont caractérisées par deux modèles à savoir un basé sur ADAMS/Aircraft et un autre modèle développé en éléments finis sur ABAQUS. Ces aspects sont réunis dans un code numérique développé dans VBA dans un but de caractériser, modéliser et simuler un train d’atterrissage. / Although an aircraft landing gear has a well-known role of allowing the aircraft to complete its movement during landing, taxiing and takeoff, some works are still required today in order to obtain an efficient, more reliable and environmentally friendly landing gear structure. The scope of this project is to develop a numerical simulator of an aircraft landing taking into account the dynamic of the landing gear and the internal design of the shock strut. Landing gear design can be affected by phenomena such as sudden temperature variations as well as extreme temperatures. This can change the behavior of the hydraulic fluid of the shock strut. This work will be conducted by developing a mathematical model computer code in VBA that describes the landing gear physical function. The role of a landing gear shock strut is to absorb the kinetic energy during the landing, taxiing and takeoff phases of the aircraft. The landing gear shock strut is an assembly of different chambers that have a well-defined role. These chambers contain a gas and a hydraulic fluid and work together to provide the force required to maintain the system. These aspects are combined in a numerical code developed with VBA. In this project the effect of the tires was taken into account and characterized using two different models (finite elements and analytical model) using two different numerical tools (Abaqus and Adams). The scope is to compare and see how the two models are able to describe the energy absorption process.

Cet ouvrage a trait à la modélisation, à la conception de simulateurs et au contrôle de procédés. La simulation de procédés est employée largement pour l'enseignement des notions relatives au contrôle et aussi dans l'industrie pour, par exemple, tester au préalable de nouvelles stratégies de commande. Afin d'évaluer la pertinence de proposer une approche de conception de simulateurs, cet ouvrage passe d'abord en revue les principaux logiciels commerciaux de simulation disponibles sur le marché dans les domaines du génie chimique, du génie métallurgique et du traitement des eaux. Ensuite, différentes approches de conception de simulateurs de procédés dont la description du fonctionnement est basée sur des équations différentielles et algébriques sont présentées. À cet effet, quelques méthodes d'implantation d'un système d'équations de cette nature à l'aide de l'environnement de développement causal Matlab/Simulink sont exposées. Puis, étant donné l'importance croissante de la nouvelle approche de modélisation acausale utilisant l'approche orienté-objet et orienté-équation, deux environnements (Maple/MapleSim et Dymola) comportant une passerelle vers Matlab/Simulink et supportant cette approche via le langage Modelica sont présentés. Les simulateurs réalisés au cours de ce projet sont un réservoir avec élément chauffant, un ensemble de quatre procédés simples caractérisés par des réactions chimiques à l'intérieur de réacteurs, un bioprocédé de culture de microalgues en photobioréacteur et, finalement, un procédé minéralurgique de broyage couplé à la séparation par flottation. Pour les deux derniers procédés, des exemples de stratégies de contrôle basées sur la commande algébrique en continu sont présentés afin d'illustrer l'utilisation des simulateurs dans un contexte pratique.

La physique quantique est un domaine qui est encore aujourd'hui difficile à approcher numériquement ; les calculs s'y rattachant souffrent du grand nombre de degrés de liberté que comportent les systèmes quantiques intéressants. Nous explorons deux alternatives aux solutions traditionnelles en les appliquant à des problèmes de la physique quantique. Nous étudions d'abord l'effet tunnel dans un potentiel double puits à l'aide du concept de l'action quantique. Nous montrons que l'action quantique reproduit avec précision la physique du système dans le régime quantique et qu'elle présente de nombreuses caractéristiques intéressantes. Nos résultats suggèrent aussi que l'action quantique peut être utilisée pour des potentiels asymétriques. Nous présentons ensuite la construction d'un Hamiltonien Monte Carlo pour la théorie de jauge sur réseau U(l). Nous calculons explicitement la mesure exacte de l'intégrale' de chemin pour U(l). Enfin, nous présentons comment ces résultats peuvent être généralisés pour des théories de jauge non-abéliennes SU(N).

Les systèmes de communication sans fil de nouvelle génération nécessitent des techniques avancées afin de supporter un nombre élevé d'usagers et d'augmenter le débit sans avoir besoin de largeur de bande additionnelle. Une de ces techniques est l'utilisation des systèmes MIMO (Multi-Input, Multi-Output). De tels systèmes augmentent le débit, la portée et la robustesse aux évanouissements du canal sans consommer de largeur de bande additionnelle. Dans cette thèse, nous modélisons la norme 802.11 pour les réseaux ad-hoc à accès MIMO. Nous dégageons des scénarios de simulation permettant de mettre en lumière certaines situations problématiques des réseaux sans-fil. Ce mémoire introduit dans un premier temps le canal sans fil et les spécifications de la norme 802.11. Dans un deuxième temps, nous introduisons le simulateur réseau NS-2 ainsi que certaines simulations des réseaux ad-hoc utilisant la norme 802.11. Et pour finir on a testé notre extension MIMO par des scénarios de simulation de réseaux étendus.

L'étude porte sur les écoulements et les transferts en convection naturelle au sein d'empilements de produits alimentaires et plus particulièrement dans des réfrigérateurs ménagers. L'approche est à la fois expérimentale et numérique. Une première étude a été effectuée dans un empilement ordonné de sphères soumis à une convection à faible vitesse d'air (u<0.2 ms-1). L'intensité des échanges convectifs entre les objets et l'air ainsi qu'entre la paroi de la cavité et l'air a été caractérisée en fonction de la position et de la vitesse. Par ailleurs, les résultats ont montré que les autres modes de transfert (conduction et rayonnement entre les objets et avec les parois) sont du même ordre de grandeur que la convection. Des mesures de vitesse d'air (par vélocimétrie par images de particules) et de température ont été effectuées dans une enceinte fermée représentant une maquette d'un réfrigérateur ménager (à l'échelle 1) dans différentes configurations (maquette vide, maquette chargée d'empilement de produits inertes thermiquement et de produits échangeant de la chaleur). Des instationnarités dans le bas de l'enceinte vide ont été mis en évidence (Ra" 3´108). La présence d'empilements d'objets (même inerte thermiquement) modifie de façon importante les écoulements et les transferts. Les simulations numériques effectuées avec un logiciel de mécanique de fluide pour les différentes configurations étudiées sur la maquette et dans le cas d'un réfrigérateur réel ont donné des prédictions satisfaisantes en comparaison avec les mesures expérimentales. Mots clés: milieu macro-poreux, convection naturelle, coefficient de transfert convectif, conduction, rayonnement, réfrigérateur ménager, simulations numérique (CFD).

Les procédés de fabrication par enlèvement de copeaux sont incontournables pour obtenir des pièces complexes dans des tolérances serrées et de petites ou moyennes séries sans lourds investissements en outillages spécifiques. La productivité de l’usinage traditionnel reste relativement faible par rapport à d’autres procédés de fabrication. Le développement de techniques d’usinage à grande vitesse a permis d’améliorer cette productivité, mais les opérations à grande vitesse sont sensibles à des phénomènes d’instabilité vibratoires. Cette thèse de doctorat a pour but d’étudier, de développer et de valider des techniques de simulation numérique de l’usinage permettant de rechercher les conditions de coupe stables vis-à-vis des vibrations autoexcitées. Sa première partie synthétise l’étude bibliographique des méthodes de simulation de l’usinage. Elle met en évidence plusieurs familles de méthodes permettant de prédire la stabilité de l’usinage. Les méthodes de linéarisation qui permettent d’obtenir des diagrammes de stabilité de l’opération sont étudiées en détail pour servir de base de comparaison aux autres développements. La deuxième partie présente le développement d’un logiciel permettant d’effectuer la simulation dynamique de plusieurs types d’opérations de fraisage (fraisage en bout et en roulant). Ce logiciel permet d’obtenir l’évolution temporelle des efforts de coupe, des vibrations au cours de l’usinage et reconstitue l’état de surface de la pièce. Il permet également d’obtenir des diagrammes de stabilité basés sur des critères technologiques (effort de coupe maximum ou rugosité après usinage par exemple). Le développement de ce logiciel a nécessité la création d’algorithmes originaux permettant d’obtenir les paramètres d’entrée modélisant les efforts de coupe à partir de mesures expérimentales. La dernière partie compare les résultats obtenus par notre logiciel à deux sources de validations : des résultats issus de références bibliographiques et des essais expérimentaux menés dans le cadre de cette thèse. La validité de notre simulateur a pu être prouvée pour les cas de figures envisagés.