Une analyse exhaustive de la piézoélectricité a été réalisée par la modélisation moléculaire basée sur l'application des principes de la mécanique quantique. La calibration de la méthode et des paramètres du calcul est d'abord examinée en comparant les résultats calculés concernant les oxydes de silicium et de Germanium à leurs homologues expérimentaux. Ensuite, les paramètres microscopiques qui influencent chaque contribution de cette propriété macroscopique de réponse sont distinctement rationalisés. Enfin, après la rationalisation de la propriété piézoélectrique, la conception de matériaux montrant un effet piézoélectrique élevé a été tentée. Nous avons montré que la grande piézoélectricité induite par un dopage dans le plan du graphène tendra vers une valeur unique, ni nulle ni infinie, et de façon indépendante de la nature physique ou chimique particulière du défaut. L'induction d'une piézoélectricité hors du plan du graphène en brisant sa planéité selon la direction-z est également étudiée. La réponse piézoélectrique obtenue est largement améliorée par rapport à la limite finie de la piézoélectricité dans le plan, mais aux grandes concentrations du défaut seulement. En effet, contrairement à la composante dans le plan de la piézoélectricité, la composante hors du plan, dépend de la nature du défaut et diminue jusqu'à tendre vers zéro à dilution infinie. / An exhaustive analysis of the technologically important piezoelectric phenomena is here done by applying quantum chemical simulations. At first, the calibration of the assumed computational scheme is examined by comparing our calculated piezoelectric properties of the well-known piezoelectric quartz to their experimental counterparts. Secondly, the microscopic parameters that influence each contribution of piezoelectric macroscopic property are distinctly rationalized. After the rationalization of the piezoelectric property, the design of materials that exhibiting a high piezoelectric effect has been attempted. It has been shown that a large in-plane piezoelectricity induced in graphene by doping can be acquired by including any in-plane defect(s). Moreover, in the limit of vanishing defect concentration, the piezoelectric response tends toward a unique value, neither null nor infinite, regardless of the particular chemical or physical nature of the defect. The induction of an out-of-plane piezoelectricity in graphene by breaking its planarity through the non-periodic z-direction is stated, where the obtained piezoelectric response is largely improved compared to the finite in-plane piezoelectric limit, at however higher concentration of the defect. Contrarily to what has been discussed for the in-plane piezoelectric effect, the out-of-plane one eventually vanishes as far as the limit of infinite defect dilution is reached, and so it relies ultimately on the nature of the defect.

Les véhicules routiers sont à une étape majeure de leur histoire. Face aux enjeux actuels d’ordre économiques et environnementaux, le véhicule routier du futur se doit d’être le moins énergivore et avoir une empreinte environnementale la plus réduite possible. Les véhicules multi sources représentent des solutions intéressantes afin de répondre à ces préoccupations. Cependant, ces véhicules utilisent des systèmes de propulsion particulièrement complexes tant au niveau de leur architecture que de leur commande. En particulier, la gestion des différentes sources d’énergie représente un point clé pour l’efficacité énergétique et environnementale des véhicules à concevoir. Elle devient un réel challenge dès que l’on dépasse le nombre usuel de deux sources comme dans le cas des véhicules hybrides actuels et des véhicules électriques mixtes (batterie et supercondensateurs). L’objectif des travaux relatifs à cette thèse est de proposer une méthodologie structurée pour la synthèse de la gestion d’énergie en temps réel, de véhicules multi-sources électriques ou hybrides. Cette démarche s’appuie sur une approche systémique utilisant la modélisation et la Représentation Energétique Macroscopique (REM) en tant qu’outil d’aide à la synthèse des modèles et de la commande associée. Une démarche systématique pour la synthèse des stratégies basées sur la commande optimale a été ensuite associée à cet ensemble profitant de la REM comme outil structurant. En effet, la REM respectant la causalité « physique » (causalité intégrale) d’une part, et permettant d’effectuer une distinction claire entre la commande dite « locale » et le niveau « stratégie » d’autre part, la formulation du problème de commande optimale est réalisée de manière efficace et structurée. Ainsi, en partant du cas du véhicule électrique avec un système multi-source batterie/supercondensateurs déjà étudiée dans la littérature, la méthode a été appliquée pour la synthèse d’une loi de gestion d’énergie basée sur la commande optimale. Ensuite, des sources ont été rajoutées pour passer au cas de trois sources en incluant une Pile à combustible puis quatre sources en rajoutant un groupe électrogène. Les principes développés sont validés par simulation et par l’intermédiaire de tests expérimentaux, afin de s’assurer entre autres, de la faisabilité en temps réel des stratégies développées. / Road vehicles are at a turning point of their history. In order to face economic and environmental challenges, road vehicle of the future must be less energy-consuming and less polluting. Multi sources vehicles represent interesting solutions in order to comply with these challenges. However, these vehicles use particularly complex propulsion systems, both on the architecture level and the control level. The management of the different energy sources represents a key issue for the energy efficiency of the vehicles to be designed. It becomes a real challenge as soon as one exceeds the usual number of two sources, as in current hybrid vehicles and mixed electric vehicles (battery and supercapacitors). The objective of the works relative to this thesis is to propose a structured method for the synthesis the energy management in real time, of electric or hybrid multi-sources vehicles. This approach is based on a systemic approach using the modeling and Energetic Macroscopic Representation (EMR) as a tool of assistance to the synthesis of the models and the related control. A systematic way for the synthesis of the strategies based on optimal control, has been associated benefitting from EMR tool. Indeed, EMR respecting “physical” causality (integral causality) on the one hand, and giving a clear distinction between the control level known as “local” and the “strategy” level on the other hand, the formulation of the optimal control problem is carried out and efficiently structured. Thus, on the basis of the electric vehicle case with a multi-source system battery/supercapacitors already studied in the literature, the method was applied for the synthesis of an energy management law based on the optimal control. Then, sources were added to pass to the case of three sources by including a Fuel cell, then four sources by adding a generator set. The developed principles are validated by simulation and experimental tests, in order to assess the feasibility in real time of the developed strategies.

L'étude de stabilité des ouvrages géotechniques sur sol renforcé (capacité portante des fondations,<br />stabilité des remblais et des soutènements) par les méthodes directes du calcul à la<br />rupture soure parfois d'insusances dès que le nombre d'inclusions devient important, ce<br />qui peut conduire à une surestimation des capacités de résistance. Une approche alternative,<br />fondée sur la méthode d'homgénéisation en calcul à la rupture permet de s'aranchir des dif-<br />cultés mentionnées en substituant au problème initial, un problème homogène équivalent<br />dont il est plus facile d'estimer les capacités de résistance et d'aboutir ainsi à des méthodes<br />de dimensionnement accessibles à l'ingénieur. Dans le présent travail, une extension a été faite<br />quant à l'application de la méthode d'homogénéisation aux problèmes des sols renforcés par<br />des inclusions tridimensionnelles (colonnes).<br />La première partie du mémoire est consacrée à l'estimation de la capacité portante d'une<br />fondation sur sol renforcé par une tranchée à l'aide de l'approche cinématique du calcul à<br />la rupture, en se placant dans un cas général d'un sol et d'une tranchée pesants cohérents<br />et frottants. Le mécanisme de rupture utilisé à cet eet est du type de “Prandtl”, des résultats<br />analytiques intéressants (estimant la borne supérieure de la capacité portante) sont établis : ceuxci<br />englobent en eet un bon ensemble de résultats antérieurs disponibles dans la littérature.<br />Une analyse critique actualisée des méthodes de calcul de la capacité portante d'un sol renforcé<br />par colonnes est ensuite fournie dans cette première partie du mémoire. On insiste alors sur le<br />caractère limité des approches directes du calcul à la rupture, à appréhender le caractère souvent<br />typiquement anisotrope des ouvrages étudiés, et en particulier ceux renforcés par colonnes.<br />Après avoir rappelé brièvement les concepts fondamentaux de la méthode d'homogénéisation,<br />on aborde dans la deuxième partie, la détermination du critère de résistance macroscopique<br />d'un sol purement cohérent renforcé par colonnes constituées d'un matériau purement cohérent.<br />Un encadrement précis du critère de résistance macroscopique a été établi. Les résultats ainsi<br />obtenus sont exploités, en déformation plane, pour le calcul de la capacité portante d'une<br />fondation rigide sur sol renforcé homogénéisé. Le résultat qui en découle est une amélioration<br />sensible de la borne supérieure de la capacité portante, par rapport à celle obtenue à l'aide<br />de l'approche cinématique directe du calcul à la rupture. Une autre application portant sur la<br />stabilité d'un remblai construit sur sol renforcé par colonnes est ensuite entammée. Pour ce type<br />d'ouvrage, un majorant du facteur de stabilité du remblai a été déterminé.<br />La troisième partie du mémoire a été consacrée au renforcement d'un sol purement cohérent<br />(une argile molle par exemple) par des colonnes constituées par un matériau cohérent et frottant<br />(le ballast par exemple). On met en œuvre une approche par l'intérieur (par les contraintes) de la<br />méthode d'homogénéisation à la détermination d'une borne inférieure du critère de résistance<br />macroscopique. En vue de fournir une formulation, plus facile pour un usage pratique, une<br />linéarisation de la frontière de ce domaine, permettant de se placer du côté de la sécurité, a été<br />faite. C'est alors que la borne inférieure de la capacité portante d'une fondation a été recherchée<br />via un champ de contrainte à trois zones, puis avec un champ à six zones (avec un paramètre<br />variable). Le champ à six zones a permis une amélioration sensible du résultat obtenu avec le<br />champ à trois zones.<br />En conclusion du mémoire de thèse, on récapitule les principaux résultats tout en insistant sur<br />l'apport, qu'apporte la méthode d'homogénéisation en calcul à la rupture pour appréhender<br />l'étude de stabilité des ouvrages en sol renforcé par colonnes.<br />Mots clés : sols renforcés par colonnes, critère de résistance, homogénéisation, périodique,<br />problème homogène associé, cellule de base, domaine de résistance macroscopique, anisotrope,<br />facteur de stabilité, capacité portante, linéarisation.

Nous avons étudié la dynamique des sauts quantiques de phase (quantum phase-slips) dans différents types de chaînes de jonctions Josephson. Les sauts de phase sont contrôlés par le rapport entre l'énergie Josephson et l'énergie de charge de chaque jonction. Nous avons mesuré l'effet des sauts de phase sur l'état fondamental de la chaîne et nous avons observé l'interférence quantique de sauts de phase (effet Aharonov-Casher). Les résultats de nos mesures sont en très bon accord avec les prédictions théoriques. Nous avons montré qu'une chaîne de jonctions Josephson polarisée en phase, présente un comportement collectif, similaire à un objet macroscopique. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie pour la conception de nouveaux circuits Josephson, comme par exemple un qubit topologiquement protégé ou un dispositif quantique pour la conversion courant-fréquence.

Nous avons mesuré la durée de vie de l'etat supraconducteur d'une jonction Josephson<br />polarisée en courant et shuntée par un circuit microonde se comportant comme une ligne à echos electromagnetiques. En faisant varier in situ la longueur de cette ligne, nous pouvons ajuster le temps d'aller-retour de ces echos. A basse température (T=20mK), la jonction transite hors de l'état supraconducteur par effet tunnel quantique macroscopique. Nous montrons que cet effet tunnel est fortement attenué si le temps d'aller-retour des<br />échos est inférieur à un nouveau temps caractéristique de l'effet tunnel, différent du temps de vie. Nous interprétons ce nouveau temps caracteristique comme le temps moyen passé par la particule sous la barrière de potentiel lors de sa sortie du puits. A plus haute<br />température (T=1K), la jonction transite hors de l'état supraconducteur par activation thermique. Dans ce regime, le taux de sortie varie de façon oscillatoire en fonction de la longueur de la ligne. Nous interprétons ce phenomène comme la manifestation des oscillations<br />effectuées par la différence de phase de la jonction dans l'état supraconducteur juste avant la transition vers l'état dissipatif, ces oscillations etant entretenues par les fluctuations thermiques.

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur des problèmes d'équations ou de systèmes d'équations aux dérivées partielles (EDPs) elliptiques non linéaires. Ils apparaissent comme des équations d'Euler-Lagrange de problèmes de minimisation sous contrainte avec perte de compacité à l'infini. Ces problèmes sont de plus tous liés à des modèles de physique : strucure électronique des solides et (hyper)-élasticité non linéaire (chapitres 1,2 et 3 d'une part, et condensats de Bose-Einstein (chapitre 4) d'autre part.<br /><br />La base de travail des chapitres 1, 2 et 3 est le modèle de Thomas-Fermi-von Weizsäcker (TFW), ou certaines de ses extensions. Dans ce modèle, un système moléculaire est décrit par N noyaux, qui sont des particules classiques ponctuelles, et N électrons, qui sont des particules quantiques définies par leur densité collective. L'énergie TFW, qui dépend des positions des noyaux et de la densité électronique, est minimisée par rapport à cette dernière. Ce modèle est défini au départ pour un nombre fini de noyaux et d'électrons, et sa définition pour une infinité de particules est un problème non trivial. Ce problème, dit de limite thermodynamique, consiste à faire tendre conjointement le nombre de noyaux et d'électrons vers l'infini, en imposant une certaine géométrie (typiquement la périodicité) aux noyaux, et à obtenir la convergence de la densité d'électrons, ainsi que de l'énergie moyenne du système. Ce problème a été résolu dans le cas périodique par I. Catto, C. Le Bris et P.-L. Lions.<br /><br />Le chapitre 1 aborde le problème de la justification de la périodicité supposée dans l'ouvrage de Catto, Le Bris et Lions. Dans la section 1.3, on considère l'énergie TFW d'un cristal comme une fonction du réseau périodique définissant la position des noyaux, et on étudie l'existence d'un minimiseur. Un préliminaire à ce travail, présenté dans la section 1.2, est l'étude des cas dégénérés de réseaux périodiques, à savoir le cas où les noyaux sont répartis périodiquement sur un plan d'une part, et celui où les noyaux sont répartis périodiquement sur une droite d'autre part.<br /><br />Les sections 1.4 et 1.5 abordent le problème sans supposer la périodicité : on minimise l'énergie TFW par rapport à la densité électronque et par rapport à la position des noyaux, à N fixé, et on démontre alors que quand N tend vers l'infini, la configuration minimisante devient périodique. Ce problème est traité théoriquement pour le cas 1D (section 1.4), puis une étude numérique est faite sur le cas 2D (section 1.5), indiquant que le résultat est aussi vrai dans ce cas.<br /><br />Bien que la périodicité soit une bonne approximation pour les cristaux simples, il arrive souvent (dans le cas des polycristaux, des solides amorphes ou de solides cristallins présentant des dislocations par exemple) que cette hypothèse ne soit pas valable. C'est pourquoi on étudie dans le chapitre 2 les problèmes de définition du modèle TFW, pour des solides dont les positions de noyaux ne sont pas périodiques. Un cas déterministe est présenté dans la section 2.1.1, où l'on construit le cadre fonctionnel nécessaire à la définition du modèle, puis on résout le problème de limite thermodynamique associé. La section 2.1.2 présente un cas où les positions des noyaux sont stochastiques. Là aussi, on commence par construire un cadre stochastique (stationnaire ergodique) nécessaire, puis on résout le problème de limite thermodynamique correspondant.<br /><br />Outre ces problèmes de limite thermodynamique, qui font le lien entre un modèle moléculaire et le modèle de théorie des solides correspondant, on étudie dans la section 2.2 des modèles (dits "orbital-free'') plus élaborés utilisés dans certains codes de chimie, sans chercher à les justifier par limite thermodynamique. Cette étude montre que le problème variationnel est mal posé, et que le "minimum'' calculé est un minimum local vraisemblablement dépendant de la discrétisation utilisée et du point de départ de l'algorithme de minimisation.<br /><br />Le modèle TFW est un modèle microscopique. Il est cependant naturel, après l'avoir défini pour des solides (cristallins ou non), d'étudier le lien de ce modèle avec des modèles d'élasticité non linéaire. Ce problème est évoqué dans le chapitre 3, où on considère l'énergie d'un système atomique déformé par un diffémorphisme u, et on passe à la limite quand la distance inter-atomique tend vers 0. On obtient ainsi une énergie hyperélastique qui a la forme de celles utilisées en mécanique. La section 3.1 présente ce travail dans un cadre déterministe, la section 3.2 le même type de résultat dans le cas où les positions des noyaux sont stochastiques.<br /><br />La section 3.3 présente une étude similaire, mais dans le cas d'un joint collé, c'est-à-dire d'une interface d'épaisseur nulle au niveau macroscopique (mais infinie au niveau microscopique). Ce cas est particulier car il doit autoriser un saut de la déformation à travers l'interface, ce qui lui impose une régularité moindre que précédemment.<br /><br />Dans le même esprit, la section 3.4 présente l'analyse du couplage entre un modèle de mécanique des milieux continus et le modèle discret correspondant. L'idée est ici d'étudier la déformation d'un solide qui est régulière dans une partie du solide, mais présente des singularités. Là où la déformation est régulière, on utilise un modèle d'élasticité standard, et là où la déformation est singulière, on revient au modèle discret mettant en jeu les atomes et leurs interactions. Comme à notre connaissance aucune étude théorique n'existait sur ce type de théorie, nous avons étudié un cas très simple de dimension 1, et obtenu des résultats qui laissent penser que le modèle est "bon'' dans le cas convexe (i.e si le potentiel d'interaction des atomes est convexe), mais beaucoup plus douteux dans le cas contraire.<br /><br />Le chapitre 4 présente des travaux sur les condensats de Bose-Einstein. La première section porte sur l'écoulement d'un condensat autour d'un obstacle (physiquement, un laser). Nous établissons l'existence d'une solution sans vortex si la vitesse de translation de l'obstacle est suffisamment faible. Ce résultat avait déjà été établi pour un modèle de dimension 2, et nous l'avons étendu au cas plus réaliste de dimension 3, en étudiant en particulier la zone du bord du condensat où le modèle 2D n'est pas valable (contrairement au coeur du condensat).<br /><br />La section 4.3 concerne l'étude de condensats en rotation, et en particulier des vortex nucléés par cette rotation. Les résultats présentés portent sur la rotation rapide : si Omega est la vitesse de rotation, le système n'a de minimum d'énergie que si Omega < 1. La rotation rapide correspond à la limite Omega tend vers 1. Dans ce régime, la fonction d'onde peut être approximée avec une bonne précision par une fonction analytique multipliée par une gaussienne. Les vortex sont alors les zéros de cette fonction. Nous établissons une borne supérieure de l'énergie en utilisant une fonction test dont les zéros forment un réseau distordu sur les bords du condensat. Ceci est en accord avec les observations expérimentales et numériques.

La sobriété énergétique des systèmes de transport est primordiale afin de limiter leur impact environnemental. Ainsi les transports en communs électriques, tels que les métros ou tramways, sont fortement sollicités dans les zones urbaines. Diverses solutions innovantes sont apparues récemment afin d’accroître d’avantage leur efficacité énergétique (systèmes de stockage d’énergie, stations d’alimentation réversibles, etc.). Cependant, au vu de la complexité des études de dimensionnement et d’optimisation de ces systèmes, les outils de simulation numérique sont devenus indispensables. Or, ces outils sont particulièrement délicats à développer en raison des non-linéarités (non-réversibilité des stations d’alimentation), des non-stationnarités (mouvement des rames), et des fortes interactions énergétiques qui existent au sein des systèmes ferroviaires. Cette thèse propose alors un nouvel outil de simulation de carrousel de métros basé sur le formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique). Ce formalisme a pour volonté de structurer les modèles mis en jeux suivant les propriétés énergétiques du système. Il conduit à des approches de simulation « forward » avec un usage exclusif de la causalité intégrale. De ce fait, le programme de simulation proposé est issu d’une approche innovante et permet d’avoir un nouveau regard sur le système de carrousel de métros. Ces approches permettent notamment d’accroitre la flexibilité du programme de simulation tout en garantissant des résultats de simulation physiques. De plus, cette thèse a une volonté affichée de valider expérimentalement l’ensemble des modèles développés. / Transportation systems have to be efficient in terms of energy in order to limit their environmental impact. Electric public transportation, such as subways or tramways, is thus strongly requested in urban areas. Various innovative solutions have emerged recently to increase their energy efficiency (energy storage systems, reversible traction power substations, etc.). However, due to the complexity of the development and optimization of such systems, numerical simulation tools are essential. Nevertheless, simulators of railway systems are particularly delicate to develop due to non-linearity (non-reversibility of traction power substations), non-stationary (displacement of trains), and multiple energetic interactions which exists within these kind of systems. This PhD thesis then proposes a new simulation tool of subway system based on EMR formalism (Energetic Macroscopic Representation). This formalism structures the models according to the energetic properties of the system. It leads to a forward simulation approach with exclusive use of the integral causality. In that way, the proposed simulation tool is stemming from an innovative approach and allows a new vision of subway systems. These approaches allow especially the increasing of the simulator flexibility and the obtaining of physical simulation results. Moreover, this PhD thesis has the particularity to experimentally validate all the developed models.

La micropile à combustible à respiration est développée conjointement à STMicroelectronics Tours et au CEA Liten de Grenoble. De très faible puissance (stack de 1W), elle sera à moyen terme utilisée dans un système de recharge portable pour petites batteries Li-Ion (téléphones portables). Le fonctionnement et la structure de ces micropiles sont tels qu'elles sont très sensibles, entre autres, aux conditions atmosphériques caractérisant leur environnement. Cette sensibilité résulte en un comportement électrique très marqué et complexe. Or, l'aspect nomade de l'application fait que celle-ci devra pouvoir faire face à des atmosphères diverses et variées. Il est donc nécessaire de comprendre les interactions liant le comportement électrique de la micropile et l'environnement. Leur modélisation pourra par la suite apporter des éléments concrets en termes de pilotage d'auxiliaires (micro ventilateurs...) et de design de packaging, visant à contrôler l'environnement immédiat de la micropile de la meilleure façon possible. A cet effet, de nombreuses mesures, réalisées sous atmosphère maîtrisée, et sous plusieurs régimes de fonctionnement électrique, ont été croisées entre elles. Elles nous ont permis de poser les hypothèses d'un modèle quasistatique macroscopique de la micropile, reliant les conditions atmosphériques et opératoires à la réponse électrique de la micropile. Ce modèle a été développé à partir de la théorie de la diffusion en milieu poreux. Ce modèle quasistatique, faisant intervenir une description de la diffusion protonique cathodique, permet de représenter le comportement de la micropile sur une large gamme de conditions atmosphériques, et illustre physiquement autant les situations d'assèchement que de noyage. L'approche a ensuite été élargie au développement d'un modèle petit signal, paramétré grâce à une approche multi spectrale et multi conditions opératoires. Celui-ci permet entre autres de quantifier la dynamique associée au phénomène de diffusion protonique, tout en consolidant sa description quasistatique, ceci faisant intervenir des paramètres cohérents avec ceux du modèle quasistatique. Enfin, à la croisée des approches quasistatique et petit signal, les bases d'un modèle dynamique fort signal sont proposées. Elles font intervenir le modèle fort signal propre au LAPLACE, en y injectant la réponse dynamique à l'environnement et à la sollicitation électrique du bilan hydrique. Ce modèle, paramétré avec les paramètres issus du quasistatique et du petit signal, permet de représenter le comportement non linéaire de la micropile sur une large gamme de fréquences de sollicitations galvanostatiques fort signal.

La crise énergétique marquée par une flambée des prix du pétrole et les impératifs d’un développement durable font des énergies renouvelables une alternative qui suscitent aujourd'hui l’intérêt de plusieurs équipes de recherches. Le Sénégal, pays subsaharien, non producteur de pétrole n’est pas épargné par cette crise. Celle-ci se traduit par, une faible couverture du pays (en particulier les zones rurales) par le réseau électrique national. Pour faire face à cela, la nouvelle orientation en matière de politique énergétique met l’accent sur l’utilisation des énergies renouvelables notamment, le solaire et l’éolienne. L'objectif principal de cette thèse est de dégager une méthodologie de conception d’un site isolé de production d’énergie électrique à partir des énergies alternatives. Il s'agit à partir des caractéristiques d’un site (ressources d’énergie disponibles, besoins énergétiques) de :- mettre en place une démarche qui permette le choix d’une architecture du réseau et de dimensionner de façon optimale l’ensemble des constituants du réseau (machines, sources et dispositifs de stockage) en tenant compte de toutes les contraintes- concevoir un dispositif de commande des composantes et de gestion des flux d’énergie Cette thèse comprend trois chapitres :- Chapitre 1 : pose la problématique de l’énergie au Sénégal. L’organisation institutionnelle du sous-secteur de l’électricité, les réalisations et les projets en cours sont présentés. Aussi, une étude sur les architectures de micro-réseaux est faite. - Chapitre 2 : traite des outils et logiciels. Une étude comparative des principaux logiciels d’analyse, de conception et simulation des micro-réseaux est réalisée. L’ensemble des composants de notre système ont été modélisées. Les méthodes d’optimisation et des outils de représentation graphique (Bond Graph, GIC et REM) des systèmes ont été présentés. Une enquête menée et une recherche bibliographique nous ont permis d’évaluer le potentiel énergétique du site et les besoins des populations.- Chapitre 3 : il s’agit de l’application de notre outil sur un site isolé identifié au Sénégal (MBoro/Mer). L’optimisation à travers la fonction objectif coût annualisée du système (ACS) nous a permis de dimensionner de façon optimale notre système. Aussi la commande du système avec la Représentation Energétique Macroscopique (REM) a été conçue.Pour la suite du travail, il faudrait envisager une prise en charge des problèmes de disponibilité du système à travers une surveillance et une supervision du dispositif. Le volet socio-économique aussi est à intégrer dans le futur afin de satisfaire l’évolution des besoins et des habitudes des populations. / The energy crisis characterized by the oil products price rising and the imperatives of sustainable development do that renewable energies are an alternative today witch attract the interest of several research teams. Senegal, sub-Saharan country, not oil producer is not spared by this crisis. The consequence of this is a low coverage of the country (especially rural areas) by the national grid. For solving this, the new orientation of the energy policy focuses on the use of renewable energy particularly solar and wind.The main objective of this thesis is to identify a methodology of design of an isolated site of electrical energy production from alternative energies It is consists on, from site characteristics (energy resources, energy requirements):- to develop an approach that allows the choice of network architecture and sizing optimally all components of the network (machines, sources and storage devices) taking into account all the constraints- to design a device for controlling components and managing the energy flowsThis thesis contains three chapters:- Chapter 1 - poses the problem of energy in Senegal. The institutional organization of the electricity sub-sector and the ongoing projects are presented. Also, a study of micro- architectures networks is made.- Chapter 2 deals with tools and software. A comparative study of the main software of analysis, design and simulation of micro- network is realized. The components of our system have been modeled. Optimization methods and tools for graphical representation (Bond Graph, GIC and EMR) systems were presented. A survey and a literature review allowed us to evaluate the energy potential of the site and the needs of populations.- Chapter 3: This is the application of our tool on an isolated site identified in Senegal (MBoro / Mer). Optimization through the Annualized Cost of the System (ACS) objective function has allowed us to scale our system optimally. As the control system with Energetic Macroscopic Representation (EMR) has been designed.For further work should be considered a treatment of problems of availability of the system through monitoring and supervision of the system. The socio- economic component is also integrated in the future to meet the changing needs and habits of the population.

Ce travail concerne les suspensions macroscopiques en régime visqueux, pour lesquelles les interactions sont purement hydrodynamiques, au travers de deux expériences modèles.<br />La première, de nature rhéologique, vise à caractériser les contraintes de la phase particulaire dans une suspension isodense cisaillée. Elle met en évidence une pression des particules, proportionnelle au cisaillement imposé, analogue à la pression osmotique, proportionnelle à la température dans les systèmes Browniens. Les résultats obtenus pour des concentrations en particules allant de 0.30 à 0.50, indiquent que les contraintes normales induites dépendent fortement de la concentration.<br />La seconde expérience concerne des suspensions bidisperses fluidisées de particules plus denses que le fluide. L'efficacité de la fluidisation à ségréger ou à mélanger les particules de tailles différentes est testée pour différents débits imposés. Pour des rapports de tailles assez grands et quelle que soit la concentration, il existe un état ségrégé stationnaire (grosses billes seules surmontées de petites seules). Les vitesses de fronts de ségrégation permettent de discriminer les modèles empiriques proposés dans la littérature : le modèle de Funamizu & Takakuwa rend compte des mesures, avec un seul paramètre ajustable. En revanche, lorsque le rapport de tailles est inférieur à 4/3, et pour une certaine gamme de concentration, aucun état stationnaire n'est observé. Les suspensions oscillent entre états mélangés et états partiellement ségrégés avec une période variant avec la composition et la concentration : le processus de ségrégation est interrompu par un phénomène de mélange encore inexpliqué.