Dans les dernières décennies, la réalité virtuelle a connu un essor fulgurant dans de nombreuses disciplines. Elle permet via des paradigmes d’interaction et d’immersion de plonger l’utilisateur au cœur d’un environnement artificiel crée numériquement. Ces paradigmes s’appuient sur l’utilisation des interfaces sensori-motrices bien spécifiques qui permettent à l’utilisateur d’interagir et accomplir des tâches particulières dans l’environnement virtuel. Néanmoins, des nombreux problèmes, d’origine technologique, sont souvent présents et peuvent pénaliser la qualité de l’interaction ainsi que le degré d’immersion de l’utilisateur dans l’environnement virtuel.L’objectif de cette thèse est de proposer une procédure complète visant à guider l’utilisateur à calibrer une interface sensori-motrice spécifique et par conséquent tenter de pallier à certains défauts technologiques. L’originalité de la thèse réside dans l’utilisation d’une approche qui combine deux domaines de recherche qui ne s’associent que très rarement : celui du traitement de données et celui de la réalité virtuelle. Cette approche servira de cadre théorique et technique pour la conception d’une procédure de calibration complète permettant de garantir une interaction continue et précise dans l’environnement virtuel.Afin de contrebalancer les défauts et limites techniques, le travail a été conduit sur plusieurs fronts : acquisition, traitement de données et validation. La première phase est marquée par l’utilisation d’un protocole innovant dans la mesure où il repose sur les techniques de réalité virtuelle pour récolter les données de calibration. Dans la deuxième phase, deux techniques de calibration ont été proposées pour améliorer la précision absolue de l’interface de réalité virtuelle. Les deux techniques se distinguent par leurs qualités d’approximateurs universels ainsi que par leurs capacités à estimer les sorties du système concerné à partir des entrées sans connaître à priori son modèle mathématique. Dans la dernière phase, deux prototypes d’applications de réalité virtuelle ont été développées pour s’assurer de la pertinence de notre approche. / Over last decades, virtual reality has been widely used in many disciplines. It is able to plunge the user at the heart of an artificial environment created digitally through interaction and immersion paradigms. These paradigms are based on the use of very specific interfaces that help user to interact and performspecific tasks in the virtual environment. Nevertheless, many technical problems are often present and may penalize the quality of that interaction and may break user immersion in the virtual environment.The goal of this thesis is to build a comprehensive procedure to guide the user to calibrate a virtual reality interface and therefore attempt to overcome some technological shortcomings. The originality of the thesis is the use of an approach that combines two areas of research that will combine very rarely, that of data processing and the virtual reality. This approach will provide theoretical and technical framework for the design of a comprehensive calibration procedure to ensure continuous and precise interaction in the virtual environment.To overcome problems described above, the work was conducted on several fronts :data acquisition, processing and validation. The first step is by the use of a new protocol insofar as it is based on virtual reality techniques to collect calibration data. In second step, two calibration methods have been proposed to improve the absolute accuracy of the virtual reality interface. Both methods are universal approximators as well as their ability to estimate the outputs of the involved system from inputs even the model of the system being calibrated remains unknown. In the last step, two virtual reality applications prototypes were developed in order to assess the relevance of our approach.

Ce travail de thèse est consacré à la modélisation et simulation numérique d'écoulements diphasiques liquide-gaz mettant en jeu des transferts de chaleur. La simulation de configurations où la prise en compte des effets de compressibilité de la phase gazeuse est indispensable (micropompes, microactionneurs, etc...) a nécessité l'utilisation d'un modèle original, considérant le liquide incompressible et le gaz compressible sous l'hypothèse faible Mach. Lors de cette thèse, ce modèle a été implémenté dans un code diphasique prenant en compte l'interface à l'aide d'une méthode de front-tracking. Des cas tests ont été développés spécifiquement afin de vérifier la conservation de l'énergie pour des configurations de complexité croissante. Les résultats des cas tests ont permis de mettre en évidence la difficulté à assurer la conservation de l'énergie lorsque l'interface n'est pas discontinue mais lissée, comme c'est le cas dans la méthode de front-tracking standard. Une méthode de traitement d'interface hybride a été proposée, rétablissant le caractère discontinu de l'interface avec la reconstruction d'une fonction indicatrice de phase échelon, tandis que le déplacement de l'interface est assuré d'un pas de temps à l'autre à l'aide du front-tracking. Les résultats obtenus avec cette nouvelle méthode hybride sont très satisfaisants, la méthode hybride permettant d'assurer la conservation de l'énergie et de la masse avec précision dans les simulations. / This thesis is devoted to the modeling and the numerical simulation of liquid-gas flows in non isothermal micro-cavities or micro-channels. The objective is to describe two-phase flows in which compressibility of the gaseous phase plays a key role (as for instance in micropumps, microactuators, etc...). An original model is developed, considering in the same computational domain, an incompressible liquid and a compressible gas under the low Mach approximation. This model has been implemented in a code using the front-tracking method for the interface description. In order to check the proper satisfaction of the energy balance, specific test cases have been developed considering several configurations of increasing complexity. It has been shown from these test cases that energy conservation can hardly be satisfied when the interface is described by the means of a smooth function, which is done in the front-tracking method. An hybrid method has been proposed, restoring the discontinous nature of the interface. It makes use of a step function combined with the front tracking method. Results obtained with this new hybrid method show that mass conservation and energy balance are very properly enforced during the computations. This thesis is devoted to the modelling and numerical simulation of liqui-gas flow envolving heat transfer. Simulation of configurations where it is essential to take into account the compressibility nature of the gaseous phase(for instance micropumps, microactuators, etc...) require the use of an original model, considering an incompressible liquid and a compressible gas under the low Mach assuption. During this thesis, the model has been implemented in a multiphase flow code using the front-tracking method to handle the interface. Test cases have been developped specifically to check the energy conservation for differents configurations of an increasing complexity. Numerical results highlighted difficulties encountered to ensure the energy conservation while using smooth description of the interface, as it is the case in the standard front-tracking method. An hybrid method has been proposed, restoring the discontinous character of the interface by reconstructing a step maker function, whereas the front displacement from a time step to the next, is still handled with the front-tracking. Results obtained using this new hybride method are very satisfactory, the hybrid method allowing the code to ensure accurately the energy and mass conservation during the computations.

Ce travail de thèse est consacré à la modélisation et simulation numérique d'écoulements diphasiques liquide-gaz mettant en jeu des transferts de chaleur. La simulation de configurations où la prise en compte des effets de compressibilité de la phase gazeuse est indispensable (micropompes, microactionneurs, etc...) a nécessité l'utilisation d'un modèle original, considérant le liquide incompressible et le gaz compressible sous l'hypothèse faible Mach. Lors de cette thèse, ce modèle a été implémenté dans un code diphasique prenant en compte l'interface à l'aide d'une méthode de front-tracking. Des cas tests ont été développés spécifiquement afin de vérifier la conservation de l'énergie pour des configurations de complexité croissante. Les résultats des cas tests ont permis de mettre en évidence la difficulté à assurer la conservation de l'énergie lorsque l'interface n'est pas discontinue mais lissée, comme c'est le cas dans la méthode de front-tracking standard. Une méthode de traitement d'interface hybride a été proposée, rétablissant le caractère discontinu de l'interface avec la reconstruction d'une fonction indicatrice de phase échelon, tandis que le déplacement de l'interface est assuré d'un pas de temps à l'autre à l'aide du front-tracking. Les résultats obtenus avec cette nouvelle méthode hybride sont très satisfaisants, la méthode hybride permettant d'assurer la conservation de l'énergie et de la masse avec précision dans les simulations.