Les ouvrages de stockage sont utilisés en milieu urbain pour écrêter les débits de ruissellement des eaux pluviales afin de prévenir les risques d’inondation et les débordements des ouvrages en aval. Ils ont comme particularités de revêtir une grande variété de formes et d’usages et de posséder des méthodes de dimensionnement aujourd’hui peu satisfaisantes. Par conséquent d’autres méthodes de dimensionnement plus fiables doivent être conçues. Nous avons donc pris le parti de concevoir un nouvel outil de dimensionnement à partir du concept de pluie de projet. La simulation hydrologique des bassins versants et des ouvrages de stockage a permis, par le biais d’une analyse fréquentielle et sur la base de 16 ans de pluies historiques, d’estimer les volumes de stockage de période de retour 1, 2, 5 et 10 ans pour 36 cas tests issus de la construction d’un plan d’expérience. A l’issue de ces opérations, nous avons cherché la morphologie de pluie de projet adaptée à notre problématique et avons retenu la forme simple triangle. Ensuite, nous avons travaillé à l’établissement d’une relation entre la durée de la pluie de projet, la période de retour et les caractéristiques des bassins versants et des ouvrages de stockage. Cette procédure a abouti à la construction d’un modèle sur lequel une étude de performance a permis de réduire le nombre de variables explicatives à 3 et qui a été testé sur un cas pratique.Au final, nous obtenons une méthode tout à fait adaptée aux outils de modélisation actuellement utilisés et permettant d’estimer le volume de stockage d’un ouvrage d’assainissement. Il reste à vérifier sa généralisation à d’autres zones géographiques. / Storm water storage structures are used in urban areas to chop the stormwater runoff thus permitting to prevent the risks of flood and overflows of the drainage structures downstream. They cover a large variety of forms and uses, and have presently design methods which are not very satisfactory. Therefore, other more reliable design methods have to be conceived. That is the objective pursued by this thesis.Our challenge was to find a new tool to design based on from the Design Storm concept. Hydrological simulation of the watersheds and storage structures by reservoir models allowed, by the means of a frequential study and on the basis of 16 years of historical rains resulting from the measuring site of Garland station in Lyon (France), to estimate storage volumes of return periods 1, 2, 5 and 10 years for 36 cases tests resulting from the construction of an experimental design. At the conclusion of these operations, we found the Design Storm morphology adapted to our problems and retained the form simple triangle.Then, we worked to establish a relationship between Design Storm duration, return period and the characteristics of watersheds and storage structures. This procedure succeeded to the construction of a model on which a survey of performance permitted to reduce explanatory variables number to 3. We retained this last for the quality of its results and its practical side. It was finally tested on a practical case.Finally, we obtain a method completely adapted to the numerical models currently used and allowing to estimate storage volume of a drainage system. It remains to check its generalization in other geographical areas.

Ce travail porte sur l'étude d'amortisseurs non-linéaires pour les roues aubagées de turbomachines. Les problèmes vibratoires sont de première importance pour les motoristes aéronautiques puisqu'ils sont à l'origine des phénomènes de fatigue et des risques de défaillance associés. L'usage de technologies d'amortissement est donc assez répandu et, parmi celles-ci, les dispositifs non-linéaires de type frottement tiennent une place importante. Ici, on s'intéresse à l'étude de frotteurs circulaires, appelés joncs, pour l'amortissement des structures monoblocs tournantes.<br /><br />Des méthodologies numériques ont été développées dans cet objectif; il s'agit principalement de méthodes d'analyse non-linéaire dans le domaine fréquentiel adaptées aux structures à symétrie cyclique telles que celles qui nous intéressent. La modélisation des interfaces de contact et son influence sur ces méthodes sont aussi abordées. En outre, une approche modale, permettant l'étude des paramètres modaux (fréquence propre et taux d'amortissement) d'un système non-linéaire en fonction de son énergie (ou de son niveau vibratoire) est proposée. Cette méthode présente plusieurs avantages parmi lesquels la possibilité de quantifier, de façon directe, l'efficacité d'un dispositif d'amortissement non-linéaire ou encore la possibilité de traiter plusieurs types de problèmes (réponses libres ou forcées) de façon unifiée.<br /><br />Ces méthodes sont ensuite appliquées à l'étude de deux types de dispositif d'amortissement. En premier lieu, l'amortissement par joncs de friction des structures monoblocs est étudié d'un point de vue numérique sur des structures industrielles. La phénoménologie du système non-linéaire est décrite en détails ce qui permet d'évaluer les performances de cette technologie ainsi que ses limites. Ensuite, l'étude d'une solution d'amortissement par pompage énergétique est proposée. Le principe du pompage énergétique consiste à utiliser un absorbeur de vibration de faible masse et de caractéristique fortement non-linéaire pour l'amortissement d'une structure principale (généralement linéaire). Ici, l'usage d'un absorbeur à caractéristique hystérétique est envisagé. Sur un système simple, les phénomènes de pompage énergétique - c'est à dire un transfert irréversible et unilatéral de l'énergie vibratoire du système principal vers l'absorbeur - sont étudiés à l'aide de méthodes numériques adaptées.<br /><br />En parallèle des problématiques liées à l'amortissement, nous nous sommes intéressés à la modélisation et l'analyse dynamique des ensembles multi-étages de roues aubagées. Bien que récente, cette problématique est aujourd'hui majeure pour la conception des turbomachines et les méthodes existantes d'analyse en dynamique s'avèrent mal adaptées au problème. Une méthode innovante et efficace de modélisation en symétrie cyclique multi-étage est ici proposée; elle permet de modéliser un ensemble de structures cycliques par un secteur élémentaire de chaque étage et les analyses peuvent se faire par harmoniques spatiales. Une application non-linéaire de cette méthode est aussi proposée.<br /><br />Enfin, les premiers résultats d'une étude expérimentale de caractérisation de l'amortissement par joncs de friction sont présentés. Le banc d'essais, sa conception et les choix technologiques sont présentés en détails. Suivent les premiers résultats expérimentaux obtenus lors de la phase de déverminage ainsi qu'une comparaison avec les prédictions de simulations numériques.

La problématique traitée dans cette thèse concerne la commande de robots manipulateurs à articulations flexibles. Les méthodes développées visent à satisfaire les spécifications de performance et de robustesse en suivi de trajectoire, ainsi qu'à assurer un niveau de sécurité compatible avec un scénario de fonctionnement interactif dans lequel l'homme et le robot partagent un même espace de travail. Seules les mesures moteur sont utilisées dans un contexte d'instrumentation réduite. Le premier objectif de performance de la commande de mouvement est atteint grâce à l'identification expérimentale d'un modèle flexible représentatif du système, et l'usage de ce modèle pour la synthèse de lois de commande avancées intégrées au sein d'une structure cascade. Deux approches complémentaires fondées d'une part sur la commande prédictive de type GPC (Generalized Predictive Control), et d'autre part sur la commande Hinfini, sont considérées pour la synthèse de lois de commande à deux degrés de liberté, prédictives et robustes. Les performances de ces deux approches sont analysées et évaluées expérimentalement. Le deuxième objectif de sécurité est abordé à travers un algorithme de détection de collisions du robot avec son environnement, sans capteur d'effort et en présence d'incertitudes de modélisation. Afin de séparer efficacement les effets dynamiques des collisions de ceux des erreurs de modélisation, une stratégie adaptative de filtrage et de décision tenant compte de l'état du système est proposée. La validation expérimentale montre une très bonne sensibilité de détection, compatible avec les normes et les recommandations de sécurité relatives à la robotique collaborative.

Le praticien, lors de l'étape de prédétermination des débits de crue, est souvent confronté à un jeu de données restreint. Dans notre travail de recherche, nous avons proposé trois nouveaux modèles probabilistes spécialement conçus pour l'estimation des caractéristiques du régime des crues en contexte partiellement jaugé. Parmi ces modèles, deux d'entre eux sont des modèles dits régionaux, i.e. intégrant de l'information en provenance de stations ayant un comportement réputé similaire à celui du site étudié. Ces modèles, basés sur la théorie Bayésienne, ont montré une grande robustesse au degré d'hétérogénéité des sites appartenant à la région. De même, il est apparu que pour l'estimation des forts quantiles (T > 50 ans), l'idée d'un paramètre régional contrôlant l'extrapolation est pertinente mais doit d'être intégrée de manière souple et non imposée au sein de la vraisemblance. L'information la plus précieuse dont le praticien dispose étant celle en provenance du site d'étude, le troisième modèle proposé revient sur l'estimation à partir des seules données contemporaines au site d'étude. Ce nouveau modèle utilise une information plus riche que celle issue d'un échantillonnage classique de v.a.i.id. maximales puisque toute la chronique est exploitée. Dès lors, même avec seulement cinq années d'enregistrement et grâce à une modélisation de la dépendance entres les observations successives, la taille des échantillons exploités est alors bien plus importante. Nous avons montré que pour l'estimation des quantiles de crues, ce modèle surpasse très nettement les approches locales classiquement utilisées en hydrologie. Ce résultat est d'autant plus vrai lorsque les périodes de retour deviennent importantes. Enfin, part construction, cette approche permet également d'obtenir une estimation probabiliste de la dynamique des crues.

Dans un contexte de généralisation des systèmes de communication sans fil, le besoin de miniaturiser les antennes pour permettre leur intégration sur de petits objets aux fréquences UHF est croissant. A ces fréquences, l'antenne est le composant le plus volumineux et sa miniaturisation constitue un des défis actuels les plus importants des concepteurs d'objets communicants. Cependant la miniaturisation des antennes s'accompagne généralement d'une dégradation de son efficacité et de sa bande passante. Par conséquent, les structures miniatures généralement conçues résultent d'un compromis entre bande passante, efficacité et taille électrique. Afin de palier à ce problème de bande passante, la technique d'agilité fréquentielle peut s'avérer intéressante pour certains systèmes de communication sans fils. Les travaux de ce mémoire s'inscrivent dans la continuité des recherches sur les antennes à la fois miniatures et performantes. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier et de développer une antenne miniature originale susceptible de répondre aux besoins des systèmes sans fils actuels. Le deuxième axe de recherche s'intéresse à la reconfigurabilité fréquentielle de l'antenne miniature initialement développée. La reconfigurabilité ou l'agilité fréquentielle constitue une solution intéressante pour pallier au problème de la bande passante réduite liée à la miniaturisation. Les développements présentés se sont appuyés sur des simulations électromagnétiques, des modélisations et des expérimentations visant à valider les résultats marquants obtenus.

Les marais salés de la Baie du Mont-Saint-Michel forment un écosystème complexe et fragile. Afin de mieux comprendre l'organisation spatiale de la végétation de ces marais et de développer une vision synthétique de la dynamique de ce milieu, des données de télédétection optiques (orthophotographie) et altimétrique (LiDAR), ainsi que des observations de terrain ont été réunies et traitées conjointement. Le contrôle qualité des données LiDAR ayant mis en évidence un biais systématique dépendant de la hauteur et de la densité de la végétation, une correction, consistant à assigner à chaque pixel la valeur LIDAR minimale au sein d'un carré de 3x3 m, a été appliquée. Une importante base de données spatialisées a ensuite été constituée, comprenant la description en termes de végétation, d'altitude, de géomorphologie, de sédimentologie et d'utilisation agricole de près de 10 000 points d'observation répartis sur l'ensemble de la Baie. Des analyses fréquentielles ont permis de quantifier les liaisons entre les différentes espèces végétales, afin de définir les associations végétales caractéristiques des marais salés. Cette méthode a également permis de dresser la liste exhaustive des liaisons statistiques entre toutes les espèces végétales de la Baie du Mont-Saint-Michel et quatre facteurs écologiques : l'altitude, la géomorphologie, le contexte sédimentaire et le pâturage. Les variations de l'altitude moyenne des espèces végétales à l'échelle de la Baie s'expliquent par l'existence d'une double pente hydraulique qui engendre des altitudes plus élevées à l'Est et à l'Ouest de la Baie. Le contexte géomorphologique et le pâturage peuvent également modifier les valeurs d'altitude moyenne des espèces végétales, et profondément perturber le schéma classique des marais salés. La connaissance des liaisons entre les espèces végétales et les valeurs des facteurs écologiques peut constituer une aide importante à la cartographie des marais salés

L’estimation de l’aléa hydrologique en sites non jaugés présente un enjeu important pour la gestion des risques. La complexité du phénomène réside à la fois dans la nécessité d’avoir une approche multivariée (estimation de caractéristiques multiples des crues : durées, périodes de retour) qui propose une extrapolation raisonnable des événements. SHYREG est une méthode basée sur la simulation de scénarios de crues, qui présente ces avantages. Évaluée lors du projet ANR ExtraFlo, elle présente de bonnes performances en justesse et en stabilité lorsqu'elle est calée sur des données locales de débits. Cette méthode vise à estimer des débits de crue en tout point du territoire. Elle doit donc pouvoir être appliquée en site non jaugés.Le travail de thèse présenté ici se focalise sur le transfert de la méthode vers le non jaugé en s’intéressant aux valeurs des débits simulés mais aussi à leur cohérence. Tout d’abord, une révision du calage a permis de s’assurer de la cohérence des débits simulés le long d’un cours d’eau. Ensuite, l’application d’un large panel de méthodes de régionalisation a permis de déterminer que la régionalisation devait s’appuyer à la fois sur la structure spatiale et sur les caractéristiques physiographiques des bassins. Finalement, une méthode qui régionalise SHYREG simultanément à son calage a été retenue. Une comparaison avec d’autres approches régionalisées a mis en évidence la qualité du modèle développé. / Flood hazard estimation in ungauged sites presents a major challenge for risk management. The complexity of the phenomenon arises from both the need for a multivariate approach (estimation of different flood characteristics: peak flow, volume, duration ...), and for an approach which offers a reasonable extrapolation of extreme events. The SHYREG method is based on the simulation of flood scenarios and presents these benefits. It has been evaluated during the ANR ExtraFlo project. It showed good performance in both accuracy and stability when calibrated against local discharge data. However, weaknesses have been identified when implemented in ungauged sites.The objective of the present thesis is to develop the method in order to improve the SHYREG performances in ungauged sites. Two kinds of modifications were implemented. First, the calibration of the method in gauged sites was reviewed. The main idea was to integrate more data and to take more into account the coherence between simulated discharges in different sites. Then, diverse regionalisation schemes extracted from the scientific literature were considered. Their application demonstrated the necessity to exploit information from nearby sites and the physical properties of the catchments. Finally, a version which realises the regionalisation simultaneously to the calibration has been selected. Its comparison with other method showed the quality of this new version of SHYREG.

L'étude des jets impactants a fait l'objet d'une multitude de travaux depuis plusieurs dizaines d'années en raison de la variété des domaines d'applications. Il existe une grande diversité de jets tels que les jets axisymétriques et les jets bidimensionnels pour les plus classiques ou tels que les jets à géométrie lobée, c'est à dire des jets axisymétriques sur lesquels il a été appliqué un contrôle passif, pour les plus complexes. Dans nos travaux, nous avons réalisé une étude fondamentale des jets plans confinés pour une gamme de faibles nombres de Reynolds. Nous avons étudié la stabilité des jets d'un fort confinement à un faible confinement. Nous avons ainsi pu établir une multitude d'interaction entre les modes de jets instationnaires et les modes de cavités. L'utilisation d'un outil de mesure permettant un suivi temporel des écoulements nous a permis d'extraire ces différents modes globaux. Dans le cadre d'études visant à optimiser les transferts thermiques sur la paroi impactée par le jet, nous avons réalisé plusieurs études sur l'influence des jets à géométrie lobée (contrôle passif) sur la dynamique en amont de la paroi d'impact et sur les transferts thermiques de la paroi impactée. Une première étude fondamentale avait pour objectif de mettre en lumière les mécanismes en jeu dans la dynamique des jets et de mieux comprendre le lien entre les transferts thermiques et l'écoulement proche paroi. Nous avons été en mesure d'extraire les modes globaux de certains mécanismes et de montrer les capacités de transferts thermiques de plusieurs buses lobées face à ceux d'une buse axisymétrique. Deux études paramétriques des buses à géométrie lobée nous ont permis d'évaluer dans un premier temps, les effets des nombres de lobes et un second temps les effets de la forme des lobes sur les transferts thermiques. Ces études ont été menées à la fois sur les distances d'impact et sur les nombres de Reynolds. Nous avons ainsi pu émettre des hypothèses sur les mécanismes à l'origine de l'amélioration des transferts thermiques. / Impacting jets has been widely studied by the scientific community since several decades. The main reason is the great variety of industrial application of these jets. This study concerns a wide variety of jets such as the axisymmetric jets and two-dimensional slotted jets for the more classic configurations or for a more complex situation, such as lobed jet geometry, i.e. axisymmetric jets on which a passive control has beed applied. In our study, we performed a fundamental study of confined slot jets within a low Reynolds number range. The stability of confined slot jets has been studied with various confinement levels. We were able to observe multiple interactions between the unsteady jet modes and the cavity modes. Time-resolved measurement enabled us to extract these various global modes. Regarding the studies performed to optimize heat transfer on impacted jets, we aimed at showing the influence of the lobed jet geometry (passive control) on the dynamic upstream of the impacted wall and the heat transfer associated to it. A first fundamental study aimed at highlighting the mechanism involved in the dynamics of these lobed jets and at understanding the relationship between heat transfer and flow. We were able to extract global modes of some mechanisms and demonstrated the heat transfer capabilities of various lobed jet nozzle compared to those of an axisymmetric nozzle. Two parametric studies of lobed geometry enabled us evaluate (i) the effects of the number of lobes present and (ii) the effects of the shape of these lobes on heat transfer. These studies were conducted both at several impacting distance and for several Reynolds numbers. We were able to emit hypothesis about the mechanisms behind the enhancement of heat transfer.

Dans un contexte de généralisation des systèmes de communication sans fil, le besoin de miniaturiser les antennes pour permettre leur intégration sur de petits objets aux fréquences UHF est croissant. A ces fréquences, l'antenne est le composant le plus volumineux et sa miniaturisation constitue un des défis actuels les plus importants des concepteurs d'objets communicants. Cependant la miniaturisation des antennes s'accompagne généralement d'une dégradation de son efficacité et de sa bande passante. Par conséquent, les structures miniatures généralement conçues résultent d'un compromis entre bande passante, efficacité et taille électrique. Afin de palier à ce problème de bande passante, la technique d'agilité fréquentielle peut s'avérer intéressante pour certains systèmes de communication sans fils. Les travaux de ce mémoire s'inscrivent dans la continuité des recherches sur les antennes à la fois miniatures et performantes. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier et de développer une antenne miniature originale susceptible de répondre aux besoins des systèmes sans fils actuels. Le deuxième axe de recherche s'intéresse à la reconfigurabilité fréquentielle de l'antenne miniature initialement développée. La reconfigurabilité ou l'agilité fréquentielle constitue une solution intéressante pour pallier au problème de la bande passante réduite liée à la miniaturisation. Les développements présentés se sont appuyés sur des simulations électromagnétiques, des modélisations et des expérimentations visant à valider les résultats marquants obtenus. / Current telecommunication systems and especially mobile terminals require compact antennas with significant bandwidth. But one of the well-known drawbacks of electrically small antennas is their very narrow frequency bandwidth. The aim of this study is to develop a miniature antenna with good performances. A compact omnidirectional antenna corresponding to the need of telecommunication systems is first studied. The antenna is miniaturised by two different techniques and developped. Due to this miniaturization, a weak bandwidth is obtained. Several solutions using frequency agility are subsequently studied. Modelization, simulation and experiments are presented in the thesis to validate the whole study. A BAN (Body Area Network) application of the antenna is finally given.

La prise en compte des couplages dynamiques entre les différents organes constituant une turbomachine s’inscrit dans le processus d’optimisation des designs moteur. L’amélioration des performances des turboréacteurs passe souvent par l’utilisation d’architectures multi-rotors. Dans le contexte des moteurs avec une architecture bi-rotor, des résultats d’essais expérimentaux montrent qu’il est nécessaire de considérer, dès la conception, l’influence de la dynamique de l’arbre Haute Pression (HP) sur les aubages de l’arbre Basse Pression (BP). Dans ce cadre d’étude, un premier modèle simplifié de bi-rotor aubagé est développé dans le repère tournant lié au rotor BP. Ce modèle est composé de deux rotors modélisés par des équivalents poutres - masses - ressorts et d’une roue aubagée constituée d’aubes souples modélisées par des poutres encastrées sur un disque rigide. Desnon-linéarités de type jeu radial avec contact au niveau des paliers sont également considérées et la réponse des aubes soumises à des excitations multi-fréquentielles de type balourd BP et HP est analysée. La présence de non-linéarités dans le système conduit à mettre en oeuvre des algorithmes adaptés, basés sur des techniques de résolution dans le domaine fréquentiel avec l’évaluation des efforts non-linéaires dans le domaine temporel. Afin d’avoir une meilleure description de la dynamique de la roue aubagée, une méthode spécifique de couplage est proposée, permettant de coupler un modèle réduit de roue aubagée 3D à un modèle simplifié de bi-rotor. Une démarche adaptée à la modélisation de la roue aubagée en symétrie cyclique est implémentée afin de considérer des non-linéarités de type contact en tête d’aube. La méthode de couplage proposée est ensuite illustrée sur un exemple simple puis validée dans un cadre linéaire et non-linéaire. Enfin, cette méthode de couplage est appliquée au cas d’une structure industrielle, constituée d’un modèle d’ensemble simplifié représentatif d’un moteur et d’un modèle éléments finis d’une roue de turbine BP. Les résultats obtenus mettent en évidence le couplage entre la dynamique d’ensemble et la dynamique de la roue aubagée et permettent de prédire la réponse non-linéaire des aubes de turbine BP en présence d’une excitation multi-fréquentielle, dans des configurations de co-rotation et de contra-rotation. / The design and optimization process of high efficiency turbomachinery has become a major challenge and a topical issue at both industrial and research levels. Performance improvement has motivated the use of multi-shaft architecture in engines. In the context of dual-shaft aircraft engines, the interaction between dynamics occurring within shafts and bladed disks seems to play an important role at the design stage. The present research work deals with the coupling of these components involving several unbalances in the dynamic response of blades. Within this framework, a simplified analytical model of a bladed dual-shaft developed in the rotating frame is presented. The dual-shaft is modelled by spring - mass- beam systems and connected to a bladed disk composed of a set of flexible blades modelled by Euler-Bernoulli beams clamped in a rigid disk. Nonlinearities coming from bearings are also considered and modelled as a radial clearance and contact stiffness. Considering nonlinearities requires the implementation of dedicated algorithms and specific resolution techniques in the frequency domain as well as the computation of nonlinear forces in the time domain. The nonlinear response of blades subjected to unbalances excitations is investigated and analysed. To have a finer description of the bladed disk dynamics, a specific coupling method is proposed allowing to connect a bladed disk finite element model with the simplified dual-shaft model. A cyclic symmetry approach well-suited to the nonlinear dynamics of bladed disks is developed in order to consider blade tip contact nonlinearities. Performances of the proposed method are illustrated through an academic example and validated in both linear and nonlinear settings. Eventually, the coupling technique is applied to a complex industrial case involving a classical simplified dual-shaft model and a finite element model of the low pressure turbine bladed disk. Numerical results clearly demonstrate the coupling between dynamics and enable to predict the nonlinear response of low pressure turbine blades to several unbalances, for both co-rotating and counter-rotating engines.