La turbulence tridimensionnelle se caractérise par sa capacité à transférer de l'énergie des grandes vers les petites échelles où elle est finalement dissipée. Lorsqu'elle se produit dans un plasma non-collisionnel comme le vent solaire, une modélisation cinétique semble a priori nécessaire. Toutefois, la complexité d'une telle approche limite les développements théoriques et condamne les expériences numériques à se restreindre à des nombres de Reynolds peu élevés. Dans quelles mesures un modèle mono-fluide comme la MHD Hall permet-il de rendre compte des phénomènes observés dans le vent solaire aux échelles sub-ioniques ? C'est la problématique à laquelle s'est attaquée cette thèse. L'idée directrice de ce travail est de tirer profit de la relative simplicité des modèles fluides et de la puissance algorithmique des méthodes pseudo-spectrales pour aborder la turbulence du vent solaire par des simulations numériques directes tridimensionnelles massivement parallèles à grands nombres de Reynolds. Ces simulations numériques ont permis de mettre en évidence l'existence d'une brisure spontanée de symétrie chirale en turbulence MHD Hall incompressible, ainsi que l'existence d'un nouveau régime appelé ion MHD (IMHD). Un modèle phénoménologique a été proposé pour rendre compte de ces résultats et de nouvelles prédictions ont été faites, puis confirmées numériquement. Enfin, l'étude de l'effet d'un fort champ magnétique uniforme sur la dynamique turbulente a permis de confirmer pour la première fois une ancienne conjecture. L'inertie des électrons a ensuite été prise en compte toujours dans un modèle fluide. Par une approche hydrodynamique classique, une loi universelle a été obtenue pour les fonctions de structure d'ordre trois. L'ensemble de ces résultats est qualitativement en accord avec les mesures in situ du vent solaire et remet en cause le paradigme selon lequel les raidissements successifs du spectre des fluctuations magnétiques sont provoqués nécessairement par des phénomènes d'origine cinétique. De manière plus générale, cette thèse soulève des questions fondamentales sur les processus non-collisionnels de dissipation dans les plasmas turbulents.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans l’histoire de la musique occidentale, de nombreuses formes orchestrales se sont imposées de l’orchestre symphonique aux ensembles de musique de chambre. L’intérêt pour ces formes s’est rarement porté sur les ensembles d’instruments à vent particulièrement adaptés à la musique de plein air. Le choix de la longue durée historique laisse entendre tous les possibles d’une histoire politique, culturelle et sociale de 1700 à 1914. Les conditions dans lesquelles sont nés et se sont développés ces ensembles en France, permet d’en voir leur usage, leur répertoire, leur sociabilité et leur impact sur la vie musicale.L’histoire de l’ensemble à vent est complexe. Musique ostentatoire ou militaire il est pendant longtemps l’objet sonore du pouvoir. L’étude des conditions de la création musicale spécifique pour ces ensembles fait apparaître des usages musicaux particuliers et permet d’établir un premier recensement d’oeuvres originales et de compositeurs, tout en montrant les relations entre création musicale savante et usage utilitaire ou populaire.La pratique instrumentale évolue avec les innovations de la facture tout comme l’art de l’orchestration. Le statut des musiciens évolue du professionnalisme à l’amateurisme orphéonique. La modélisation de la musique d’harmonie ou de fanfare et son instrumentalisation par le pouvoir lui confère une fonction représentative officielle. Le modèle « français » se répand sur tous les continents. Parallèlement, d’un usage ostentatoire et privé, l’ensemble à vent devient musique du peuple et sa pratique se diffuse sur l’ensemble du territoire national imposant un mode original de transmission musicale en marge des enseignements officiels et en quête de reconnaissance.Entre unité et diversité cette étude invite à redécouvrir la part patrimoniale des ensembles d’instruments à vent dans les champs historiques, sociologiques et musicologiques, à l’heure où, pour de multiples raisons, ces ensembles sont menacés. / In the history of western music, a lot of different shapes of bands grew on, from the symphony orchestra to the chamber music ensembles. But among these bands, the wind bands hardly attracted interest to perform outdoor music. With the choice of a historically long time period we are able to imagine all that their political, cultural and social history could be, from 1700 to 1914. The conditions of birth and development of these ensembles allow us to observe what their uses, repertoire and sociability were and what was their impact on musical life.The history of the wind band is complicated. For a long time period, being either conspicuous music or military music, it was used by the political power as an object of expression. Studying the conditions of musical creation of these ensembles reveals specific musical uses. It enables to establish a first inventory of original works and composers, while linking scholar musical creation and practical or popular use.The instrumental practice changes according to the innovations in the making process, as the orchestration art. The musicians' status evolves from professionalism to band amateurism. The establishment of a model of concert band music or brass band music and its exploitation by the political power leads to an official representative function. France becomes all over the world a country to look up to in this matter. At the same time the wind ensemble, for a conspicuous and private use, happens to become the music of the people. Its practice spreads throughout France, setting a specific way to pass music on, detached from the official teachings and in search for recognition.Between unity and diversity, this study is an invitation to discover again the cultural heritage of the wind bands in the history, sociology and musicology fields, when today these bands are threatened.

Lors d'événements météorologiques extrêmes, cyclones ou tempêtes, les états de mer exceptionnels avec un déferlement important provoquent une montée du niveau de l'eau sur le littoral (surcote) et un envahissement des terres émergées amplifié par l'effet du vent. Cela peut causer d'énormes dégâts humains et matériels (Xynthia, février 2010).Dans un premier temps, le but de ce travail était de comprendre les mécanismes hydrodynamiques mis en jeu lors des tempêtes. Pour cela, nous avons mis en place une campagne de mesures dans la grande soufflerie air-eau de l'IRPHE à Luminy. L'objectif était de quantifier le runup des vagues en fonction d'un vent onshore (jusqu'à 15m/s) pour différentes conditions de houle (régulière, irrégulière ou vent seul) mais aussi de connaître les effets du vent sur les caractéristiques de la houle et sur les courants moyens près du rivage.Dans un deuxième temps, un modèle numérique de type Boussinesq dans le domaine temporel a ensuite été développé en tenant compte des effets combinés vagues/vent/déferlement. Ce modèle est basé sur l'approche de Bingham et al. (2009). Il intègre une bathymétrie variable pour modéliser la propagation d'ondes à l'abord du rivage. Un terme d'amplification des vagues par le vent, Jeffreys (1925, 1926), Miles (1957) ainsi qu'un terme de dissipation pour tenir compte du déferlement ont été introduit, Madsen et al. (1997a), Muscari et Di Mascio (2002). Enfin un modèle simple de runup a été implémenté, Hibberd et Peregrine (1979), Lynett et al. (2002). Afin d'être validé le modèle est confronté à diverses expériences de la littérature, ou à des expériences déjà réalisées au sein du laboratoire. / During extreme weather events like cyclones and storms, the extreme states sea withimportant breaking cause a level setup and coastal flooding magnified by strong wind and can cause human and material damage (Xynthia, february 2010).Initially, the aim of this work is to understand the hydrodynamics mechanisms when storms. To understand this, a measurement campaign was carried out in large air/sea facility at Marseille Luminy. The objective was to quantify maximum runup due to the wind and waves during onshore wind (up to 15m/s) for different conditions of waves (regular, irregular or only wind) and also to know the effect of wind on the waves characteristics and currents near the shore.A Boussinesq-type model in time domain has been developed taking into account the combined effects of wave/wind/breaking. The model that we use is based on the model developed by Bingham et al. (2009). It incorporates a variable bathymetry to simulate the propagation of the waves from offshore to the coastal environment. Amplification of waves by wind is added in two different ways. Jeffreys (1925, 1926), Miles (1957) and to take into account the dissipation of wave, we included a dissipation term, Madsen et al. (1997a), Muscari and Di Mascio (2002). Finally, we introduced the simple runup model of Hibberd et Peregrine (1979), Lynett et al. (2002). In order to validate the model, we have compared our results with differents experiments.

La thèse porte sur le rôle de la rotation planétaire dans la structure globale de l'interaction vent solaire/magnétosphère à partir de simulations magnétohydrodynamiques (MHD). Les magnétosphères planétaires du système solaire présentent une incroyable diversité, et notamment dans leurs configurations respectives de l'inclinaison de leur axe magnétique par rapport à leur axe de rotation. La durée des périodes de rotation par rapport au temps de relaxation de chaque magnétosphère diffère aussi d'une planète à l'autre. On distingue ainsi les rotateurs lents (Mercure et la Terre), pour lesquels le temps de relaxation est plus court que la période de rotation, des rotateurs rapides (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Dans le cas du rotateur lent Mercure, on s'intéresse à l'influence des paramètres du vent solaire sur la structure globale du champ magnétique et de l'écoulement. En appui à la mission spatiale BepiColombo, nous présentons des simulations effectuées pour deux modèles différents de champ magnétique herméen. Nous détaillons le rôle des fronts d'onde MHD stationnaires, en particulier les fronts stationnaires de mode lent dans la magnétogaine. Saturne présente la particularité d'avoir un axe magnétique parfaitement aligné avec son axe de rotation. C'est donc un cas de rotateur rapide stationnaire, qui nous permet d'étudier la structure globale du champ magnétique et de l'écoulement pour différentes orientations de l'IMF, mais aussi pour différentes vitesses de rotation de la planète. Enfin, le cas d'une configuration quelconque, avec un grand angle entre l'axe magnétique et l'axe de rotation planétaire, est étudié en présence d'un vent solaire magnétisé en s'inspirant de la configuration d'Uranus au solstice et à l'équinoxe. Dans la configuration « solstice », c'est à dire lorsque l'axe de rotation pointe vers le Soleil, on montre qu'une structure de nature alfvénique se développe en hélice dans la queue de la magnétosphère, et que les zones de reconnexion entre le champ magnétique planétaire et l'IMF, qui forment aussi une double hélice, ralentissent la progression de la structure alfvénique. A l'équinoxe, lorsque l'axe de rotation est toujours dans le plan de l’écliptique mais perpendiculaire à la direction Soleil-Uranus, la structure en hélice disparaît. / The topic of the thesis is the part of planetary rotation in the global structure of the solar wind interaction with planetary magnetospheres using MHD simulations. We discuss the distinction between slow and fast rotators from a MHD point of view. In the case of a non-rotating magnetosphere (as is the one of Mercury), the part of standing MHD modes is studied, along with a method to identify them in simulations. A fast-rotating but stationary magnetosphere (inspired by the case of Saturn) is presented in details and provides a good test to validate the new version of the AMRVAC code allowing for any configuration regarding the respective directions of the planetary spin axis, planetary magnetic axis, solar wind inflow direction, and IMF orientation. Finally, a random configuration, with a large angle between the planetary spin and magnetic axis, is analyzed for the first time in presence of a magnetized solar wind, using configurations inspired from the planet Uranus at solstice and equinox.

L’étude de cas de l’« éolienne » est abordée au travers de quatre scènes techniques : moulins à huile à Lille à la fin du XVIIIe siècle, moulins électriques au Danemark au tournant du XXe siècle, aérogénérateurs en France dans les années 1950, éoliennes modernes à la fin du XXe siècle en Allemagne du Nord. Chacune de ces scènes techniques fait l’objet d’une analyse technique articulée autour de la connaissance du vent, de l’aérodynamique et de la mécanique des structures et d’une analyse socio-économique centrée sur le secteur d’activité dans lequel elles sont intégrées, pour comprendre ce que les gens font avec cet objet technique. Cette recherche montre que toutes les éoliennes ayant connu une large diffusion sont fondées sur une même architecture globale et sur un même principe physique permettant de définir des indicateurs de performance et de régularité sur une longue période. Envisagée comme machine de production et non comme convertisseur d’énergie, chaque éolienne est optimale dans le contexte technique et socio-économique de son époque. L’histoire des techniques proposée s’articule autour de la notion de fonction en relation d’une part avec le fonctionnement opératoire d’une combinaison de structures matérielles, d’autre part, l’intention de concepteurs et d’utilisateurs agissant suivant des normes sous-tendues par des valeurs morales, esthétiques et culturelles. / The case study of the "wind turbine" is analyzed through four technical scenes: oil mills in Lille at the end of the 18th century, electric mills in Denmark at the turn of the 20th century, aerogenerators in France in the 1950s, modern wind turbines in the late twentieth century in northern Germany. Each of these technical scenes is the subject of a technical analysis based on the knowledge of wind, aerodynamics and structural mechanics and a socio-economic analysis centered on the sector of activity in which they are integrated, to understand what people are doing with this technical object.This research shows that all wind turbines that have been widely distributed are based on the same global architecture and on the same physical principle allowing the definition of indicators of performance and regularity over a long period. Considered as a production machine and not as an energy converter, each wind turbine is optimal in the technical and socio-economic context of its time.The proposed history of the techniques revolves around the notion of function in relation, on the one hand, to the operation of a combination of material structures and on the other to the intention of designers and users acting according to standards underpinned by moral, aesthetic and cultural values.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet "Petits drones dans le vent" porté par le centre ONERA de Lille. Ce projet vise à utiliser le drone comme "capteur du vent" pour gérer un quadcopter UAV dans des conditions aérologiques perturbées en utilisant une prédiction du champ de vent. Dans ce contexte, le but de la thèse est de faire du quadcopter un capteur de vent pour fournir des informations locales afin de mettre à jour le système de navigation. Grâce à l’estimation du vent à bord en temps réel, le quadcopter peut calculer une planification de trajectoire évitant les zones dangereuses et le contrôle de trajectoire correspondant basé sur une cartographie existante et doté des informations relatives au concernant le comportement aérodynamique de l’écoulement d’air à proximité des obstacles. Ainsi, les résultats de cette thèse, dont les objectifs principaux portent sur l’estimation du vent instantanée et le contrôle de position, seront fusionnés avec une autre étude traitant de la planification de trajectoire. Un problème important est que les capteurs de pression, tels que l’aéroclinomètre et le tube de Pitot, ne sont pas facilement utilisables à bord des véhicules à voilure tournante car l’entrée des rotors interfère avec le flux atmosphérique et les capteurs LIDAR légers généralement ne sont pas disponibles. Une autre approche pour estimer le vent consiste à mettre en œuvre un logiciel d’estimation (ou un capteur intelligent). Dans cette thèse, trois estimateurs de ce type sont développés en utilisant l’approche du mode glissant, basée sur un modèle de drone adéquat et des mesures disponibles sur le quadcopter et sur des systèmes de position de suivi inertiel. Nous nous intéressons ensuite au contrôle de la trajectoire également par mode glissant en considérant le modèle non linéaire du quadcopter. Nous étudions par ailleurs de façon encore assez préliminaire une solution alternative fondée sur la commande H, en considérant le modèle linéarisé pour différents points d’équilibre en fonction de la vitesse du vent. Les algorithmes de contrôle et d’estimation sont strictement basés sur le modèle détaillé du quadcopter, qui met en évidence l’influence du vent / This thesis is part of the project "Small drones in the wind" carried by the ONERA center of Lille. This project aims to use the drone as a "wind sensor" to manage a UAV quadrotor in disturbed wind conditions using wind field prediction. In this context, the goal of the thesis is to make the quadrotor a wind sensor to provide local information to update the navigation system. With real-time on-board wind estimation, the quadrotor can compute a trajectory planning avoiding dangerous areas and the corresponding trajectory control, based on anexisting cartography and information on the aerodynamic behavior of airflow close to obstacles. Thus, the results of this thesis, whose main objectives are to estimate instant wind and position control, will be merged with another study dealing with trajectory planning. An important problem is that pressure sensors, such as the aeroclinometer and the Pitot tube, are not usable in rotary-wing vehicles because rotors air inflow interferes with the atmospheric flow and lightweight LIDAR sensors generally are not available. Another approach to estimate the wind is to implement an estimation software (or an intelligent sensor). In this thesis, three estimators are developed using the sliding mode approach, based on an adequate drone model, available measurements on the quadrotor and inertial tracking position systems. We are then interested in the control of the trajectory also by sliding mode considering the nonlinear model of the quadrotor. In addition, we are still studying quite an early alternative solution based on the H control, considering the linearized model for different equilibrium points as a function of the wind speed. The control and estimation algorithms are strictly based on the detailed model of the quadrotor, which highlights the influence of the wind

L’environnement maritime du littoral implique de nombreux processus complexes, mais le manque de données en haute résolution couvrant une large zone sur une longue période est souvent l’obstacle principal à des recherches plus approfondies. Le radar haute-fréquence (HF) est un moyen de faire de la télédétection afin d’obtenir pratiquement en temps réel de l’information sur la surface de la mer et sur une large zone. Ainsi l’étude de l’inversion des paramètres marins à partir de données issues de radars HF est réellement porteuse de sens. Cette thèse fait l’usage d’un jeu de données collectées durant 13 mois par deux réseaux de radar HF à commande de phase pour étudier les caractéristiques de signaux d’échos de la mer, étudier les données à traiter et les méthodes d’inversion, calculer les paramètres de la surface de la mer et évaluer la précision de l’inversion radar des paramètres de la houle.Cette thèse se réfère à l’onde de sol radar HF, dont les ondes radio interagissent avec l’océan du fait de la diffraction de résonance de Bragg. Nous passons en revue l’historique et les applications du radar HF. Nous rappelons les bases de la théorie des ondes électromagnétiques. Nous décrivons les principes d’inversion des courants de surface de la mer, direction du vent et paramètres de houles. La faisabilité de l’inversion de paramètres de houle est examinée. A partir de l’analyse théorique et des études statistiques de nombreux échantillons de données, cette thèse propose une série de méthodes sur le traitement du signal brut et le contrôle de qualité, ce qui inclut la détermination du niveau de bruit, le moyennage des données dans l’espace et le temps, l’identification correcte des pics spectraux, le seuil de largeur de pic, etc. Respectant les caractéristiques de différents processus physiques, les inversions de courant et de vent utilisent des spectres collectés toutes les 20 minutes ; l’inversion des paramètres de houle utilise des spectres moyennés sur 1 heure. Les statistiques des spectres utilisés pour le calcul des paramètres de houle sont présentées pour chacune des stations. Un ensemble de programme efficaces de calculs automatiques avec une complexité algorithme réduite sont développés pour réaliser le traitement et en tirer les paramètres marins.Les vitesses de courants radiales sont obtenues à partir d’une unique station radar. Les champs de vecteurs de courants sont obtenus en combinant chaque station. On montre une année de débit moyen dans la mer d’Iroise, ainsi que le calcul de la vorticité et de la divergence. On étudie un ensemble de données d’un mois du radar SeaSonde de Qingdao. Les schémas de débit moyen, ainsi que la vorticité et la divergence sur un mois sont présentés.La direction relative du vent par rapport à la direction de visée du radar est mesurée à travers le ratio des amplitudes des pics de Bragg. Différents modèles empiriques sont employés pour obtenir la vitesse relative du vent par inversion radar. Les résultats présentés sont en accord avec les estimations prédites par le modèle. Différents modèles de distribution directionnelle sont utilisés pour mesurer le facteur de diffusion pour la mer d’Iroise.Cette thèse se concentre sur l’étude des paramètres de houle. Les résultats sont validés à l’aide de bouées et de données du modèle de vagues (Wavewatch III). L’estimation montre que la précision de la fréquence de houle est très bonne, la précision sur la hauteur significative de houle est très raisonnable et la précision sur la direction absolue de la houle est faible. La cohérence des mesures par chacune des stations radars est vérifiée par comparaison entre les deux. L’utilisation conjointe des échantillons est également prise en charge pour réaliser l’inversion. L’utilisation de deux radars n’améliore pas seulement la précision, mais résout aussi l’ambiguïté de direction relative de houle à partir d’une unique station et donne la direction absolue de vague avec une certaine précision. / Nearshore marine environment contains many complex processes, but the lack of high-resolution data over a large area during a long time is often the primary obstacle to further research. High-frequency (HF) radar is a mean of remote sensing which obtains continuous near-real time sea surface information over a large area. Thus the study of inversion of marine parameters from HF radar data is very meaningful. Thisthesis makes use of a 13-month-long dataset collected by two phased array HF radar to investigate the characteristics of the sea echo signals, study the data processing and inversion methods, compute sea surface parameters and evaluate the accuracy of radarinversion of swell parameters.The thesis refers to the ground wave HF radar, whose radio waves interact with ocean by Bragg resonance scattering. The development history and applications of HF radar is introduced. The basic theory of electromagnetic wave is reviewed. The principles of inversion of sea surface current, wind direction and swell parameters are described. The feasibility of the swell parameter inversion is investigated. Based on theoretical analysis and statistical studies of a large number of samples, the thesis proposes a series of methods on raw signal processing and quality control, including the determination of the noise level, data averaging in space and time, the proper identification of spectral peaks, the peak width threshold, etc. Respecting the characteristics of different physical processes, inversions of current and wind use spectra collected every 20 min; inversion of swell parameters uses one-hour averaged spectra. The statistics of qualified spectra for swell parameter calculations are presented for both stations. A set of efficient, with a reduced computational cost, automatic computing programs are developed to do the processing and derive marine parameters. Radial current velocities are derived from single radar station. Current vector fields are obtained by combination of both stations. One-year mean flow field in the Iroise Sea is shown, together with the computation of vorticity and divergence. A one-month SeaSonde radar dataset off Qingdao is studied. One-month mean flow pattern together with vorticity and divergence are presented.Relative wind direction with respect to radar look direction is measured through ratio of Bragg peaks amplitudes. Different empirical models are employed to derive radar-inverted relative wind direction. Results show reasonable agreement with model estimations. Different directional distribution models are used to measure the spreading factor for the Iroise Sea. The thesis focuses on the study of swell parameters. Results are validated by buoy and wave model (WAVEWATCH III) data. The assessments show that the accuracy of swell frequency is very good, the accuracy of swell significant waveheight is reasonable, and the accuracy of relative swell direction is low.Consistency of measurements by both radar stations is verified by comparison between the two. This also supports the use of double samples to do the inversion. Use of two radars not only further improves the accuracy but also solves the ambiguity of relative swell direction from single station and gives the absolute wave direction to a certain precision. The thesis proposes a constant relative directionmethod to derive swell significant waveheight, based on the studies of radar integral equation and the inverted results of relative swell direction. This proposal is demonstrated to improve the agreement of radar inversion and buoy/model provided significant waveheight and increases significantly the number of samples. The thesis investigates the accuracy of swell parameters obtained by HF radar. Contributions of random errors in radar observations are quantified. Comparing the differences between radar and buoy/model estimations gives assessments of the contribution of radar intrinsic uncertainty and contribution of other factors.