L'instabilité de Vishniac est invoquée pour expliquer la fragmentation et la filamentation de la coquille fine de matière choquée présente dans les restes de supernova radiatifs. Toutefois l'implication et les conséquences de ce processus spécifique sur la morphologie complexe des restes de supernova ne sont pas entièrement démontrées. Nous avons réalisé des simulations numériques 2D d'une onde de souffle perturbée qui se propage dans un milieu ambiant homogène afin de mieux comprendre le mécanisme de l'instabilité de Vishniac. Le code hydrodynamique HYDRO-MUSCL 2D a été utilisé afin de déclencher la perturbation de la coquille fine dans les géométries plan-parallèle et sphérique. Dans ce travail, je montrerai que nous avons obtenu la surstabilité de Vishniac (" Vishniac overstability ") comme prédit par l'analyse théorique. Ce processus repose sur une oscillation d'amplitude et de période temporelle croissante des grandeurs fluides et spatiales. Nous avons testé l'effet de paramètres spécifiques sur la variation de masse d'une région donnée dans le cadre d'une étude paramétrique que nous avons réalisée sur le supercalculateur Titane. Nous avons trouvé que la perturbation est atténuée après quelques oscillations de la variation de masse pour tous les jeux de paramètres. Ainsi nous concluons que dans notre modèle, l'instabilité de Vishniac ne permet pas la fragmentation de la coquille fine à cause d'effets qui ne sont pas pris en compte par l'analyse théorique.

Une étude préliminaire de la chimie de l'eau de la nappe de l'Isère, établie lors d'une campagne de mesures de la résistivité et du niveau de l'eau pendant l'été 1980 pour EDF, avait permis de se faire une première idée sur les différences existant entre les conditions hydrochimiques et hydrodynamiques qui régissent l'aquifère. La présence d'une seule nappe dans l'aquifère alluvial de la vallée de l'Isère n'implique pas l'uniformité de la qualité de l'eau sur les plans verticaux et horizontaux. Le milieu alluvial semble donc étre homogène et isotrope pour la transmission des pressions, mais pas pour la transmission de matière. Il doit donc exister des conditions de mélange des eaux et des interactions eau/milieu liées à la structure de l'aquifère. Ces premiers résultats ont servi de motivation et de point de départ à notre étude. La nappe de la vallée de l'Isère, site retenu comme secteur de travail, est limitée à l'amont par la confluence Isère-Drac en aval de Grenoble, à l'aval par une remontée du mur de la nappe au seuil de Rovon (35 km à l'aval de Grenoble, en direction de Valence). Elle est alimentée par les apports de versant, par la rivière, et par la pluie; mais cette derniere est négligeable par rapport aux précédentes. Dans l'aquifère de la vallée de l'Isère, nous retrouvons deux secteurs bien définis du point de vue morphologique (largeur de la nappe), hydrodynamique (type et vitesse d'écoulement), hydrochimique (gradients de minéralisation différents): la Cluse de l'Isère et la plaine de Moirans.

Un modèle de cavitation à poche partielle a été développé et implémenté dans un code potentiel bidimensionnel stationnaire puis dans un code potentiel tridimensionnel instationnaire. L'originalité de la méthode est d'utiliser la technique des vitesses de transpiration pour simuler la présence de la poche de cavitation. Cette méthode permet une fermeture naturelle de la poche sans avoir à imposer un quelconque artifice dans le modèle ou dans la méthode de calcul. Adaptable à tout solveur de modèle d'écoulement, le modèle couplé aux codes potentiels permet, grâce à cette technique, une simulation raisonnablement rapide de l'écoulement cavitant sur un hydrofoil ou une hélice en régime d'écoulement stationnaire ou instationnaire. Le modèle a été validé par comparaison avec des essais en régime stationnaire sur un profil bidimensionnel. On retrouve numériquement les longueurs de poche observées lors des essais ainsi que les pressions mesurées. Quant à l'écoulement tridimensionnel, des résultats disponibles dans la littérature n'ont permis que la validation qualitative au niveau de la longueur de poche. Une campagne d'essais en collaboration avec le BSHC pour mesurer la portance et la traînée d'un hydrofoil a alors été effectuée avec pour objectif la validation tridimensionnelle quantitative. Les résultats obtenus montrent une bonne concordance entre les mesures expérimentales et les résultats numériques, ce qui permet de conclure de façon satisfaisante quant à la validation du modèle. Finalement, des résultats de simulations instationnaires sur des hélices en régime cavitant sont présentés. Les résultats numériques montrent que la cavitation à poche partielle affecte très peu les performances hydrodynamiques de l'hélice.

La problématique du trait de côte revient constamment dans les problèmes environnementaux littoraux. Elle se situe à différentes échelles spatio-temporelles. Depuis le dernier haut niveau marin (6000 ans BP), le trait de côte s'est largement déplacé. Le golfe du Lion (mer Méditerranée) constitue un laboratoire naturel exceptionnel pour l'étude de la migration du trait de côte en milieu microtidal de par les présences de lagunes en arrière du cordon et de barres subtidales sur l'avant-côte. Les lagunes côtières sont des milieux où l'enregistrement sédimentaire est bien préservé, permettant de reconstruire l'évolution de la lagune et la construction de la barrière littorale. Le premier objectif de ce travail est de caractériser l'évolution de la lagune de Thau et du lido de Sète à travers le remplissage sédimentaire. Utilisant les techniques de sismique réflexion et de carottages sédimentaires, trois unités principales ont été décrites (U0, U1 et U2). L'unité principale du remplissage est divisée en deux sous-unités SU2-1 et SU2-2, elles-mêmes divisées en séquences élémentaires, contemporaines du haut niveau marin. Leur analyse et les datations obtenues ont permis de reconstruire les principales étapes de l'édification de la lagune. Ainsi entre 7000 ans BP et 6000 ans BP, la lagune se ferme progressivement et SU2-1 se dépose dans un environnement lagunaire, sauf pour la partie sud de la lagune. Vers 5400 ans BP, la lagune est totalement fermée, SU2-2 se dépose. La discontinuité observée entre SU2-1 et SU2-2 au niveau des bordures de la lagune permet de décrire un recul brutal du lido. L'analyse et la rythmicité des séquences élémentaires permettent de relier ces dernières à des changements climatiques de haute fréquence de périodicité comprise entre 1000 et 1500 ans, en accord avec les datations. Les littoraux présentant deux barres sédimentaires ont été largement observés en milieux méso- et macrotidaux. Leur étude en milieu microtidal étant moins fréquente, le système à deux barres festonnées de Leucate-Plage (partie sud du golfe du Lion) a été observé mensuellement durant un suivi pluriannuel de 3 ans (2005-2008) et annuellement à partir de 2000. Le second objectif de ce travail est de proposer un modèle conceptuel d'évolution basé sur la morphodynamique de ce système, à partir des suivis topo-bathymétriques et des mesures hydrodynamiques. Ce modèle est basé sur différentes séquences évolutives observées et a nécessité la création de nouveaux états de plage (RBB rompu et TBR rompu) incluables dans les classifications usuelles. Il est ensuite comparé avec d'autres observations faites sur d'autres sites micro-, méso- et macrotidaux et met en évidence l'importance de la hauteur significative et de l'incidence de la houle dans les changements morphologiques des systèmes.

Ce travail de thèse traite le perçage par laser en régime de percussion. Les principaux objectifs étaient de :<br />• Comprendre les phénomènes physiques intervenant au cours du perçage, <br />• Déterminer le profil des perçages à partir des paramètres expérimentaux. <br /><br />La première étape a consisté en l'identification et le contrôle des paramètres opératoires du procédé. A cet égard, ces travaux ont permis de mettre en place des méthodes de caractérisation de la source laser et de son environnement. La limitation de certains diagnostics d'observation a entraîné le développement d'une nouvelle méthode d'analyse de la morphologie des perçages, appelée méthode DODO (Direct Observation of Drilled hOle).<br />Les études spécifiques concernant la physique du procédé, ont apporté des réponses originales et interprétables sur les mécanismes intervenant au cours du perçage par laser. Ces études traitent de l'absorption et de la transmission du rayonnement au cours du perçage, des divers effets hydrodynamiques engendrés et de l'évolution des profils résultants.<br />L'absorption au cours du procédé de perçage tend vers une valeur unique (80%) en fonction de la puissance crête incidente quelle que soit la nature du matériau cible. La décroissance de la transmission en fonction de l'épaisseur est due à l'absorption des parois du perçage. La détente de la vapeur métallique consécutive à l'irradiation est supersonique. Deux types de profils existent (U et V) et permettent de remonter sans ambiguïté aux paramètres lasers utilisés lors du perçage. Enfin, l'utilité du gaz d'assistance au cours du perçage est remise en cause. Il est démontré que celui-ci ne peut pénétrer dans le perçage au cours du procédé. <br />Ces résultats remettent en cause un ensemble de connaissances héritées de la découpe par laser. Ils constituent une solide base de données sur le sujet pour améliorer la maîtrise du procédé et valider de futurs codes de calcul.

La méthode présentée dans ce mémoire vise à résoudre numériquement les équations d'Euler en 2D/3D modélisant l'écoulement de plusieurs matériaux compressibles, non-miscibles et de nature différentes. Il s'agit en particulier de reconstruire une interface d'épaisseur nulle entre ces matériaux, sans introduire de mélange entre eux. L'originalité de cette méthode purement eulérienne réside dans l'utilisation d'un schéma volumes finis direct. Le concept de ”condensat” est introduit et étudié dans ce mémoire, qui permet de calculer l'évolution de l'interface dans la grille eulérienne fixe. De plus, cette méthode permet un glissement parfait des matériaux les uns par rapport aux autres et une conservation locale des grandeurs eulériennes. La qualité de la méthode est évaluée par des cas-tests académiques ainsi que par des cas-tests éprouvant la robustesse de la méthode

L'évolution sédimentaire des milieux lagunaires est un phénomène complexe faisant intervenir à la fois des processus intenses sur le court terme (crues, tempêtes) et des processus plus lents sur le long terme (variations du niveau marin moyen, changements climatiques). Si les mécanismes généraux de ces phénomènes sont bien connus, leur variabilité spatiale et temporelle les rends difficiles à estimer au niveau local. La grande diversité des milieux lagunaires et l'influence des actions anthropiques rendent plus hasardeuse encore cette estimation. Dans cette étude, je me suis intéressé au cas du système lagunaire méditerranéen des « étangs Palavasiens, étang de l'Or, canal du Rhône à Sète » situé dans le Golfe du Lion (Sud de la France). L'utilisation d'une approche pluridisciplinaire a permis d'évaluer la dynamique sédimentaire sur des échelles de temps multiples. Sur les deux derniers siècles, le comblement du système lagunaire a pu être estimé à la vitesse moyenne de 1,3 mm.an-1 à travers l'utilisation conjointe de données géographiques historiques et d'analyses géochronologiques (210Pb, 137Cs). Une perte de surface imputable pour moitié aux aménagements anthropiques est également mise en avant au cours du XXème siècle. Une campagne de mesures haute fréquence de la dynamique hydro-sédimentaire a été menée à court-terme (2 ans). Elle a permis de déterminer l'influence des conditions de forçages physiques sur les processus internes (érosion, remise en suspension, dépôt). Les seuils caractéristiques tels que la tension critique d'érosion ont pu être estimés et reliés aux conditions météorologiques. Le bilan net sur les stations suivies durant cette période montre une perte de sédiment. Ce bilan opposé aux estimations historiques sur les mêmes secteurs est probablement en lien avec les conditions d'apports réduites durant la période investiguée. L'adaptation d'un modèle numérique sur la zone d'étude a été entreprise afin de préciser cette dynamique sur une plus large échelle spatiale et temporelle. / The sedimentary evolution of coastal lagoons is a complex phenomenon involving both short term extreme processes (floods, storms) and long term processes (mean sea level variations, climate change). If general mechanisms of these phenomena are well known, their spatial and temporal variability makes them difficult to assess at the local scale. The diversity of lagoonal environments and human influence makes this even more risky. I have focussed this study on the case of a Mediterranean lagoon system : “Palavasian lagoons, Or lagoon, and Rhône-Sète waterway” which is located in the Gulf of Lion (South of France). A multidisciplinary approach was used to assess sediment dynamics on multiple time scales. An average filling rate of 1.3 mm.year-1 over the two last centuries was assessed using a both historical maps and geochronology (210Pb, 137Cs). An area loss due for half to anthropogenic impacts was also highlighted in the twentieth century. A short term (2 years) and high frequency monitoring of in situ hydro-sedimentary dynamics was performed to determine the influence of physical forcing over internal processes (erosion, resuspension, deposition). The main characteristics thresholds were estimated and related to weather conditions. The observed net balance during this monitoring shows a loss of sediment. This assessment, opposite of historical trends, is probably related to the conditions of reduced river contribution. The implementation of a numerical model is going on in order to explain the dynamics on a larger spatial and temporal scales.

Le travail actuel traite le problème de l'écoulement gaz-liquide compositionnel pour la représentation d'un puits dans des simulations de réservoir. L'objectif est de développer les rapports analytiques qui pourraient lier la pression de puits, la saturation et les concentrations de composant à leurs valeurs moyennes dans chaque zone de l'influence de puits. Nous avons montre que des N-2 équations décrivant le transport des concentrations de phase peuvent être transformées en équations ordinaires (différentiation en ce qui concerne la pression) indépendantes du temps et de l'espace examinant le long des lignes de courant. Ces équations transformées représentent des relations thermodynamiques additionnelles réduisant le degré de liberté thermodynamique. En raison de ceci le variance thermodynamique du modèle compositionnel limite s'avère égal à 1 pour tout nombre de composants chimiques. Cette transformation assurent se découplage total du modèle compositionnel limite dans le nouveau modèle thermodynamique et le modèle hydrodynamique, qui peut être resoved inedpendently d'un un autre. Le modèle thermodynamique décompose est totalement indépendant sur l'hydrodynamique, et décrit le comportement d'équilibre d'un système gaz-liquide ouvert. Ce modèle contient les équations d'équilibre et la EOS classiques, aussi bien que les N-2 nouvelles équations appelées la "Delta-loi", qui déterminent la variation de composition d'un système ouvert dans lequel la masse de chaque composant n'est pas conservée. Le modèle hydrodynamique décompose a été utiliser pour développer les solutions asymptotiques des problèmes d'écoulement de gaz-condensat. Le problème a été montré perturbé singulièrement avec la formation d'une couche limite à voisinage du puits. Dans cette couche la propriété basique de contraste des mobilities de gaz et de liquide est perturbée. On développe une technique spéciale qui permet de construire des expansions asymptotiques sous forme de deux diverses séries: le primer est valide loin du puits (l'expansion extérieure), alors que le second dans valide à voisinage du puits (la couche limite ou l'expansion intérieure). En appliquant la méthode asymptotique suggérée, nous avons développé les solutions asymptotiques pour le problème de l'écoulement multicompositionnel de gaz-condensat àu puits dans un domaine borné à un débit variable. En plusieurs cas la solution peut être obtenue sous la forme analytique, alors qu'en cas général de l'écoulement la méthode mène à une solution de semi-analytical, présentée comme problème initial pour une équation. Cette solution, même étant présenté en forme non-analytique, est beaucoup plus simple que le modèle compositionnel original, car l'équation pour la saturation ne dépend pas de la pression locale, mais dépend de la pression de bord seulement. Dans le dernier chapitre nous avons prolongé cette approche au cas quand la pression capillaire n'est pas négligée. Nous avons supposé cependant que les forces capillaires sont inférieures à la différence de pression entre le puits et la bord de réservoir, dus à ce que nous avons appliqué la méthode de perturbation pour petit nombre capillaire inverse. On obtient les solutions asymptotiques améliorées qui tiennent compte de l'effet capillaire. Simulations numériques montrées que ces effets sont maximaux àu voisinage du puits. Le cas d'une exploitation à long terme du réservoir. Tout d'abord, la simulation traditionnelle du comportement de réservoir peut être effectuée avec l'ECLIPSE en ajoutant la méthode de Peaceman de représentation bonne, qui est une relation analytique pour la pression de puits par l'intermédiaire du débit de production. Cette relation inclut une saturation condensat qui peut être évaluée comme saturation moyenne de réservoir. Une telle simulation fournit un bon résultat pour la pression de puits (ou le débit de production), et un bon résultat pour la saturation de bord, mais des données faibles pour la saturation de puits. Cette valeur peut être calculée en utilisant les solutions asymptotiques suggérées dans le présent projet. Le cas d'un puits de production à court terme (un essai de puits). Il est suffisant de simuler le comportement de réservoir dans le domaine de l'influence de puits, en supposant que l'état de frontière demeure invariable (et connu a priori). Dans ce cas-ci les solutions asymptotiques suggérées dans le travail de presnet peuvent être directement employées pour simuler le problème (sans employer l'ECLIPSE). Le problème de l'écoulement de gaz-condensat à une fracture. Nous avons construit un champ plutôt arbitraire avec des lignes de courant orientées à la fracture, en supposant que la fracture joue le rôle d'une décharge, et les lignes de courant sont stationnaire. Pour une ligne de courant arbitraire nous avons reformulé le modèle d'écoulement de gaz-condensat dans des coordonnées cartésiennes. Pour ce problème nous avons développé les expansions asymptotiques / The present work deals with the problem of the compositional gas-liquid flow for the well representation in reservoir simulations. The objective is to develop analytical relationships which would be able to link the wellbore pressure, saturation and component concentrations to their mean values within each zone of the well influence. It is shown that N-2 equations describing the transport of phase concentrations can be transformed into the space- and time-independent ordinary differential equations (differentiation with respect to pressure) when examined along flow streamlines. These transformed equations represent additional thermodynamic relations reducing the thermodynamic degree of freedom. Due to this the thermodynamic variance of the limit compositional model is shown to be equal to 1 for any number of chemical components. This transformation ensure a total splitting of the limit compositional model into the new thermodynamic model and a hydrodynamic model, which may be resoved inedpendently of one another. The split thermodynamic model is totally independent on the hydrodynamic one, and describes the equilibrium behaviour of an open gas-liquid system. This model contains the classic equilibrium equations and EOS, as well as N-2 new differential equations called the "delta-law" which determine the composition variation in an open system, in which the mass of each component is not conserved. The split hydrodynamic model consists of two equations for pressure and saturation. The split hydrodynamic model was used to develop asymptotic solutions of gas-condensate flow problems. The problem was shown to be singularly perturbed with formation of a boundary layer in the vicinity of the well. In this layer the basic contrast property of gas and liquid mobilities is perturbed. A special technique is developed which enables to construct asymptotic expansions in the form of two various series, one of them is valid far from the well (the exterior expansion), while the second one in valid in the vicinity of the well (the boundary-layer or interior expansion). By applying the suggested asymptotic method, we have developed the asymptotic solutions for the problem of multi-component gas-condensate flow to a well in a bounded domain at a variable flow rate. In several cases the solution may be obtained in the analytical form, while in general case of flow the method leads to a semi-analytical solution presented as an initial problem for a differential equation. This solution, even being presented in non-analytical form, is much simpler than the original compositional model, as the equation for saturation does not depend on the local pressure, but on the boundary pressure only. In the last chapter we extended this approach to the case when the capillary pressure is not neglected. We assumed however that the capillary forces are lower than the pressure difference between the wellbore and reservoir boundary, due to which we applied the perturbation method over the small inverse capillary number. The improved asymptotic solutions are obtained which take into account the capillary effect. Numerical simulations shown that these effects are maximal in the vicinity of the well. For the practice, the obtained asymptotic solutions may be used in the following way to resolve the problem of gas-condensate well representation. The case of a long-term exploitation of the reservoir}. First of all, the traditional simulation of the reservoir behaviour can be performed with ECLIPSE by adding the Peaceman method of well representation, which is an analytical relation for the wellbore pressure via the production rate. This relation includes a condensate saturation which can be evaluated as a mean reservoir saturation. Such a simulation provides a good result for the wellbore pressure (or the production rate), and a good result for the boundary saturation, but poor data for the wellbore saturation. This value can be calculated next by using the asymptotic solutions suggested in the presented project. The case of a short-term well production (a well test). It is sufficient to simulate the reservoir behaviour in the domain of the well influence, by assuming that the boundary state remains invariable (and known a priori). In this case the asymptotic solutions suggested in the presnet work can be directly used to simulate the problem (without using ECLIPSE)

L’objectif est de construire le modèle homogénéisé d’un écoulement diphasique en milieu poreux et fracturé, en mettant en évidence le phénomène de mélange dynamique (mixing) entre les phases, provoqué par l’hétérogénéité du milieu. L’attention est concentrée sur l’influence de la capillarité. L’homogénéisation à double échelle a été appliquée. Le mixing se manifeste sous forme de la dispersion hydrodynamique et de l’advection renormalisée. Le tenseur de dispersion, déterminé à travers le problème cellulaire, est une fonction non linéaire de la saturation, vitesse d’écoulement, rapport de viscosité et du nombre capillaire. Pour les milieux fracturés, une méthode streamline configurations a été avancée pour le cas diphasique. Elle permet d’obtenir la dispersion et la perméabilité effective sous forme analytique pour des réseaux de fracture périodiques, ou semi-analytique pour des réseaux aléatoires. La simulation d’un déplacement diphasique à la base du nouveau modèle a été réalisée / The objective of the thesis is to develop the homogenized model of a two-phase flow through a porous and fractured medium by highlighting the dynamic mixing between the phases, caused by the medium heterogeneity. Attention is focused on the influence of the capillarity. The two-scale homogenization is applied. The mixing is manifested in form of the hydrodynamic dispersion and renormalized advection. The dispersion tensor, determined by the cell problem, is a nonlinear function of saturation, flow velocity, viscosity ratio and capillary number. For a fractured medium the method of streamline configurations was advanced for a two- phase case. This method enables to obtain the dispersion tensor and the effective permeability in analytical form for periodic fractured networks or in semi-analytical form for random networks. The simulation of two- phase displacement based on the new model is performed

L’objectif de cette thèse était la modélisation numérique de la torche à plasma à couplage inductive. (ICP). Nous avons établi les bases de données nécessaires : composition, propriétés thermodynamiques et de transport appliqués aux mélanges d’argon, d’acide nitrique et d’eau. Le modèle hydrodynamique de la torche ICP (7 spires) considère le plasma à l'équilibre thermodynamique et couple les équations de Navier-Stokes pour décrire l'écoulement du plasma aux équations de Maxwell pour décrire l'évolution du champ électrique et du champ magnétique. / The purpose of the work was the numerical modeling of the inductive coupling plasma torch. (ICP). We have established the necessary databases: composition, thermodynamic and transport properties applied to argon mixtures of nitric acid and water. The hydrodynamic model of the ICP torch (7 coils) considers the plasma at thermodynamic equilibrium and uses the Navier-Stokes equations to describe the plasma flow and the Maxwell equations to describe the evolution of the electric field and the magnetic field.