Nous nous intéressons au transport turbulent de particules de taille grande devant l’échelle de Kolmogorov. Cette situation se retrouve à la fois dans les écoulements naturels (comme le transport de sédiments) et dans les écoulements industriels (solutés solides dans un mélangeur par exemple). Pour aborder ce problème, nous étudions la dynamique de particules de taille proche de l’échelle intégrale, de densité égale ou légèrement différente de celle du fluide, dans un écoulement turbulent de von Kármán contra-rotatif, à l’aide d’un montage de suivi lagrangien rapide. L’étude de la dynamique rapide des particules montre une diminution forte des fluctuations selon la taille, mais aussi l’apparition d’un phénomène nouveau : à partir d’une certaine taille, les particules n’explorent plus l’écoulement de façon homogène. Cette exploration préférentielle est liée à la structure moyenne de l’écoulement de von Kármán, qui crée une force de piégeage. Cette force devient alors supérieure aux fluctuations des particules quand leur taille dépasse une taille critique. Une étude dans le régime laminaire, où l’écoulement moyen domine largement les fluctuations, a en effet mis en évidence un piégeage fortement accru. Les particules orbitent alors pendant des temps très longs autour des attracteurs stables des particules fluides de l’écoulement laminaire. Même en régime pleinement turbulent, le déplacement des particules entre ces zones s’effectue sur des durées longues, décorrélées des temps de la dynamique turbulente. Nous avons adapté les outils d’analyse pour caractériser cette dynamique et l’avons comparée à celle de particules isodenses dans un écoulement de von Kármán qui possède deux états asymétriques. Nous avons également élaboré un modèle qui reproduit ces caractéristiques dans les cas symétrique et asymétrique. Ces questions sont intimement liées au transfert de masse ou de chaleur entre une particule et l’écoulement. Nous avons donc aussi étudié la fusion de grosses billes de glace en turbulence développée, analysant l’influence de la taille des billes et de la vitesse de glissement sur le transfert thermique, à l’aide d’un montage d’ombroscopie afocale. Nous avons notamment montré que les grosses billes de glace fondent dans un régime ultime de convection forcée lorsqu’elles sont librement advectées par l’écoulement. / We are interested in the turbulent transport of particles whose size is bigger than the Kolmogorov length scale. This issue takes place as much in natural flows (such as sediment transport) as in industrial flows (solid solute in mixer for instance). To tackle this problem, we study the dynamics of particle with size close to the integral length scale, whose density can be neutral or slightly different from the one of the fluid, in a turbulent counter-rotating von Kármán flow, through a fast Lagrangian tracking setup. Studying the fast scale motions, we find out that the fluctuations decrease strongly with particle diameter, but we also discover a new phenomena: particles bigger than a certain size do not sample the flow homogeneously. This preferential sampling is link to the von Kármán mean structure, which applies a trapping force on the particles, overcoming their fluctuations as their size becomes bigger than a critical size. A study in the laminar flow regime, where the mean flow is much greater than the fluctuations, showed an strongly increased trapping effect. The particles indeed orbit for very long times around stable attractors of the fluid particles of the laminar flow. Even in turbulent regime, the motion of the particle between these areas occurs at long times intervals, in a decorrelated way of the turbulent motion. We adapted our analysis tools to characterize this dynamics, comparing it to the one of large neutrally-buoyant particles in a von Kármán flow which presents two asymmetric states. We also designed a model that can reproduce these characteristics in both symmetrical and asymmetrical cases. These issues are tightly linked to mass or heat transfer between a particle and the carrier flow. Therefore, we also studied the melting dynamics of large ice balls in fully developed turbulence, analyzing the impact of particles size and sliding velocity on the turbulent heat transfer, through an afocal shadowgraphy setup. We showed in particular that large freely advected ice balls melt in the ultimate regime of heat transfer.

La turbine basse-pression est un composant essentiel d'un turboréacteur car elle entraine la soufflante qui génère la plus grande partie de la poussée dans la configuration actuelle des turboréacteurs à double flux. Dans la perspective d'accroître son rendement en termes de consommation de carburant, il y a une recherche permanente dans la réduction du nombre d'aubage (c'est-à-dire la réduction de la masse) qui implique un chargement plus élevé par aube de rotor. Cet environnement est caractérisé par un écoulement dont le nombre de Reynolds est faible ainsi qu'une large diffusion le long de la partie aval de l'extrados. Par conséquent, l'écoulement le long de cette surface est potentiellement sujet à une séparation laminaire qui, suivant le statut de la bulle de recirculation, pourrait causer une diminution de la performance aérodynamique (sillages plus larges et plus profonds). La présente thèse de doctorat se concentre sur l'investigation du phénomène de la transition induite par séparation dans les écoulements de turbines basse-pression. L'accent est mis sur les prédictions numériques basées sur une approche CFD RANS utilisant le modèle innovant de transition γ-Reθt à deux équations de transport (la première équation pour l'intermittence numérique et la seconde équation pour le nombre de Reynolds dont la longueur caractéristique est l'épaisseur de quantité de mouvement au début de transition γ-Reθt). Neuf aubes différentes de rotor de turbine basse-pression constituent une base de données de référence et couvrent les plages de fonctionnement de différents nombres de Reynolds de sortie isentropique, de nombres de Mach de sortie isentropique, d'intensités de turbulence d'entrée, avec ou sans sillage provenant d'une rangée d'aubes amont et avec deux configurations de rugosité locale. Une première analyse de cette base de données met en évidence l'effet de la séparation sur le début de la transition et sur les performances. La définition d'une corrélation a été tentée et permet de lier le taux de diffusion d'un aubage au nombre de Reynolds de sortie isentropique à la condition de « Bursting ». Une méthodologie numérique fiable et robuste a été établie afin de prédire la transition dans le cas d'un écoulement amont uniforme. Les résultats sont en bon accord avec les mesures expérimentales même si il a été nécessaire d'adapter les conditions limites dans le but de prédire une séparation laminaire numériquement pour des aubages fortement chargés et fia fort taux de diffusion uniquement. La résolution des profils de vitesse de la couche limite permet d'obtenir une évaluation détaillée des paramètres de la topologie de l'écoulement. Cela fournit une information sur l'épaisseur de quantité de mouvement qui est le paramètre principal définissant les corrélations de transition. La technique « Chimère » des maillages recouvrants est utilisée pour faciliter la modélisation des moyens de contrôle passif pour déclencher la transition. C'est une technique appropriée pour l'implémentation de géométries simples ou plus élaborées. / The Low-Pressure Turbine is a critical component of an Aero-Engine as it drives the Fan which produces most of the thrust in the current turbofan configuration. In order to increase the eficiency in terms of fuel consumption, there is a continuous research for blade count reduction (i.e. mass reduction) which entails a higher loading per rotor blade. It is well-known that this environment is characterised by a low Reynolds number low condition associated with high diffusion along the aft region of the suction side. Consequently, the flow along this surface is prone to laminar separation which, depending on the status of the separation bubble, would lead to detrimental decrease in the aerodynamic performance (larger and deeper wake). The present PhD thesis focuses on the investigation of the separation-induced transition phenomenon occurring in a Low-Pressure Turbine environment. The emphasis is put on the numerical predictions based on a CFD RANS approach using the innovative γ-Reθt transition model based on transport equations for the numerical intermittency (γ) and the transition onset momentum thickness Reynolds number (γ-Reθt). Nine Low-Pressure Turbine rotor blades form a comprehensive experimental reference database and cover a significant range of different isentropic outlet Reynolds numbers, isentropic outlet Mach numbers, inlet turbulence intensity levels, with or without incoming wakes and with two local roughness configurations. A first analysis of this database stresses the effect of the separation on the transition onset and on the performance. A correlation definition is attempted and allows to link the diffusion rate of a blade to the isentropic outlet Reynolds number at bursting. A reliable and robust numerical methodology is established to predict the transition in the case of uniform upstream flow. The results are in good agreement with the experiments even though it was necessary to adapt the boundary conditions to predict the laminar separation numerically for highly-loaded and strong diffusion rate blades only. The resolution of the boundary layer velocity profiles allows to have an in-depth examination of the flow topology parameters. This gives proper information on the momentum thickness which is the main driving parameter of transition correlations. The Chimera technique for overlapping meshes is used to ease the modelling of passive control devices to trigger transition. It is a decent technique to implement standard geometries or more elaborate designs.

La doctrine pythagoricienne de la Tétractys est sans doute une des questions les plus délicates de l’histoire de la philosophie. Elle représente non seulement une des théories essentielles de l’arithmologie, mais aussi, ainsi que la doxographie ancienne en témoigne, « le plus grand secret et le fondement de la philosophie pythagoricienne ». Armand Delatte, dans ses classiques Etudes sur la littérature pythagoricienne, a souligné l’importance véhiculée par ce philosophème. Dans la première partie, « méthodologique », de notre étude, nous traitons du lien entre Platon et la pensée pythagoricienne, en prenant comme fil conducteur trois notions essentielles: le silence voué des initiés de l’ordre et la pratique du secret ;l’expression énigmatique et « symbolique » ;la pratique de l’allégorie (hyponoia), indissolublement associée, elle, à celle du mythe. La deuxième partie de notre travail est centrée sur le témoignage le plus ancien au sujet de la Tétractys, à savoir sur la fameuse maxime des Acousmatiques :« Qu’est-ce que l’oracle des Delphes ?La Tétractys, c'est-à-dire l’harmonie où se trouvent les Sirènes ». En outre, en modérant, d’une certaine manière, l’ « ésotérisme historique » de l’Ecole de Tübingen, dont nous nous prenons des distances quant à certains points (comme, par exemple, l’importance de la méthode allégorique), nous tentons, dans la troisième et dernière partie de notre étude, de lire certains passages mythiques de Platon comme des allégories susceptibles d’être comprises et de trouver leur cohérence à la lumière de la tradition indirecte, voire de la théorie platonicienne sur les nombres, théorie intimement liée à la doctrine pythagoricienne de la Tétractys. Dans cet ordre d’idées, à partir de la République et du Timée jusqu’au Phèdre et au Gorgias, la mathématisation platonicienne de la réalité se verrait intégrée aux mythes, dont la somptuosité poétique ne serait qu’une image de l’enchantement philosophique entraînant l’élévation de l’âme vers l’Un – Bien. Bien qu’ayant toujours présents à l’esprit les dangers auxquels notre étude s’expose, nous n’avons pas toujours su les éliminer. Nous ne méconnaissons aucunement ses lacunes et ses faiblesses. Nous considérons en revanche que son avantage réside en ce qu’elle tente de contribuer à éclairer d’une lumière nouvelle certains aspects méconnus. C’est sans doute là que se situe le danger, mais aussi son intérêt. <p> <p> / Doctorat en Philosophie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The context of this thesis is the numerical simulation of turbulent flows at moderate Reynolds numbers and the improvement of the capabilities of an in-house 3D unsteady and incompressible flow solver called SFELES to simulate such flows.<p>In addition to this abstract, this thesis includes five other chapters.<p><p>The second chapter of this thesis presents the numerical methods implemented in the two CFD solvers used as part of this work, namely SFELES and PHASTA.<p><p>The third chapter concentrates on the implementation of a new library called FlexMG. This library allows the use of various types of iterative solvers preconditioned by algebraic multigrid methods, which require much less memory to solve linear systems than a direct sparse LU solver available in SFELES. Multigrid is an iterative procedure that relies on a series of increasingly coarser approximations of the original 'fine' problem. The underlying concept is the following: low wavenumber errors on fine grids become high wavenumber errors on coarser levels, which can be effectively removed by applying fixed-point methods on coarser levels.<p>Two families of algebraic multigrid preconditioners have been implemented in FlexMG, namely smooth aggregation-type and non-nested finite element-type. Unlike pure gridless multigrid, both of these families use the information contained in the initial fine mesh. A hierarchy of coarse meshes is also needed for the non-nested finite element-type multigrid so that our approaches can be considered as hybrid. Our aggregation-type multigrid is smoothed with either a constant or a linear least square fitting function, whereas the non-nested finite element-type multigrid is already smooth by construction. All these multigrid preconditioners are tested as stand-alone solvers or coupled with a GMRES (Generalized Minimal RESidual) method. After analyzing the accuracy of the solutions obtained with our solvers on a typical test case in fluid mechanics (unsteady flow past a circular cylinder at low Reynolds number), their performance in terms of convergence rate, computational speed and memory consumption is compared with the performance of a direct sparse LU solver as a reference. Finally, the importance of using smooth interpolation operators is also underlined in this work.<p><p>The fourth chapter is devoted to the study of subgrid scale models for the large eddy simulation (LES) of turbulent flows.<p>It is well known that turbulence features a cascade process by which kinetic energy is transferred from the large turbulent scales to the smaller ones. Below a certain size, the smallest structures are dissipated into heat because of the effect of the viscous term in the Navier-Stokes equations.<p>In the classical formulation of LES models, all the resolved scales are used to model the contribution of the unresolved scales. However, most of the energy exchanges between scales are local, which means that the energy of the unresolved scales derives mainly from the energy of the small resolved scales.<p>In this fourth chapter, constant-coefficient-based Smagorinsky and WALE models are considered under different formulations. This includes a classical version of both the Smagorinsky and WALE models and several scale-separation formulations, where the resolved velocity field is filtered in order to separate the small turbulent scales from the large ones. From this separation of turbulent scales, the strain rate tensor and/or the eddy viscosity of the subgrid scale model is computed from the small resolved scales only. One important advantage of these scale-separation models is that the dissipation they introduce through their subgrid scale stress tensor is better controlled compared to their classical version, where all the scales are taken into account without any filtering. More precisely, the filtering operator (based on a top hat filter in this work) allows the decomposition u' = u - ubar, where u is the resolved velocity field (large and small resolved scales), ubar is the filtered velocity field (large resolved scales) and u' is the small resolved scales field. <p>At last, two variational multiscale (VMS) methods are also considered.<p>The philosophy of the variational multiscale methods differs significantly from the philosophy of the scale-separation models. Concretely, the discrete Navier-Stokes equations have to be projected into two disjoint spaces so that a set of equations characterizes the evolution of the large resolved scales of the flow, whereas another set governs the small resolved scales. <p>Once the Navier-Stokes equations have been projected into these two spaces associated with the large and small scales respectively, the variational multiscale method consists in adding an eddy viscosity model to the small scales equations only, leaving the large scales equations unchanged. This projection is obvious in the case of a full spectral discretization of the Navier-Stokes equations, where the evolution of the large and small scales is governed by the equations associated with the low and high wavenumber modes respectively. This projection is more complex to achieve in the context of a finite element discretization. <p>For that purpose, two variational multiscale concepts are examined in this work.<p>The first projector is based on the construction of aggregates, whereas the second projector relies on the implementation of hierarchical linear basis functions.<p>In order to gain some experience in the field of LES modeling, some of the above-mentioned models were implemented first in another code called PHASTA and presented along with SFELES in the second chapter.<p>Finally, the relevance of our models is assessed with the large eddy simulation of a fully developed turbulent channel flow at a low Reynolds number under statistical equilibrium. In addition to the analysis of the mean eddy viscosity computed for all our LES models, comparisons in terms of shear stress, root mean square velocity fluctuation and mean velocity are performed with a fully resolved direct numerical simulation as a reference.<p><p>The fifth chapter of the thesis focuses on the numerical simulation of the 3D turbulent flow over a re-entry Apollo-type capsule at low speed with SFELES. The Reynolds number based on the heat shield is set to Re=10^4 and the angle of attack is set to 180º, that is the heat shield facing the free stream. Only the final stage of the flight is considered in this work, before the splashdown or the landing, so that the incompressibility hypothesis in SFELES is still valid.<p>Two LES models are considered in this chapter, namely a classical and a scale-separation version of the WALE model. Although the capsule geometry is axisymmetric, the flow field in its wake is not and induces unsteady forces and moments acting on the capsule. The characterization of the phenomena occurring in the wake of the capsule and the determination of their main frequencies are essential to ensure the static and dynamic stability during the final stage of the flight. <p>Visualizations by means of 3D isosurfaces and 2D slices of the Q-criterion and the vorticity field confirm the presence of a large meandering recirculation zone characterized by a low Strouhal number, that is St≈0.15.<p>Due to the detachment of the flow at the shoulder of the capsule, a resulting annular shear layer appears. This shear layer is then affected by some Kelvin-Helmholtz instabilities and ends up rolling up, leading to the formation of vortex rings characterized by a high frequency. This vortex shedding depends on the Reynolds number so that a Strouhal number St≈3 is detected at Re=10^4.<p>Finally, the analysis of the force and moment coefficients reveals the existence of a lateral force perpendicular to the streamwise direction in the case of the scale-separation WALE model, which suggests that the wake of the capsule may have some <p>preferential orientations during the vortex shedding. In the case of the classical version of the WALE model, no lateral force has been observed so far so that the mean flow is thought to be still axisymmetric after 100 units of non-dimensional physical time.<p><p>Finally, the last chapter of this work recalls the main conclusions drawn from the previous chapters. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis deals with the dynamics of a thin liquid film falling down a heated plate. The heating yields surface tension gradients that induce thermocapillary stresses on the free surface, thus affecting the stability and the evolution of the film. Accounting for the coherence of the flow due to viscosity, two main approaches that reduce the dimensionality of the original problem are usually considered depending on the flow rate (as measured by the Reynolds number): the `long wave' asymptotic expansion for small Reynolds numbers and the `integral boundary layer' approximation for moderate Reynolds numbers. The former suffers from singularities and the latter from incorrectness of the instability threshold for the occurrence of hydrodynamic waves. Thus, the aim of this thesis is twofold: in a first part, we define quantitatively the validity of the `long wave' evolution equation (Benney equation) for the film thickness h including the thermocapillary effect; and in a second part, we improve the `integral boundary layer' approach by combining a gradient expansion to a weighted residual method. <p>In the first part, we further investigate the Benney equation in its validity domain in the case of periodically inhomogeneous heating in the streamwise direction. It induces steady-state deformations of the free surface with increased transfer rate in regions where the film is thinner, and also in average. The inhomogeneities of the heating also modify the nature of travelling wave solutions at moderate temperature gradients and allows for suppressing wave motion at larger ones.<p>Moreover, large temperature gradients (for instance positive ones) in the streamwise direction produce large local film thickening that may in turn become unstable with respect to transverse disturbances such that the flow may organize in rivulet-like structures. The mechanism of such instability is elucidated via an energy analysis. The main features of the rivulet pattern are described experimentally and recovered by direct numerical simulations.<p>In the second part, various models are obtained, which are valid for larger Reynolds numbers than the Benney equation and account for second-order viscous and inertial effects. We then elaborate a strategy to select the optimal model in terms of linear stability properties and existence of nonlinear solutions (solitary waves), for the widest possible range of parameters. This model -- called reduced model -- is a system of three coupled evolution equations for the local film thickness h, the local flow rate q and the surface temperature Ts. Solutions of this model indicate that the interaction of the hydrodynamic and thermocapillary modes is non-trivial, especially in the region of large-amplitude solitary waves.<p>Finally, the three-dimensional evolution of the solutions of the reduced model in the presence of periodic forcing and noise compares favourably with available experimental data in isothermal conditions and with direct numerical simulations in non-isothermal conditions.<p><p>------------------------------------------------<p><p>Cette thèse analyse la dynamique d'un film mince s'écoulant le long d'une paroi chauffée. Le chauffage crée des gradients de tension superficielle qui induisent des tensions thermocapillaires à la surface libre, altérant ainsi la stabilité et l'évolution du film. Grâce à la cohérence de l'écoulement assurée par la viscosité, deux approches permettant de réduire la dimensionnalité du problème original sont habituellement considérées suivant le débit (mesuré par le nombre de Reynolds): l'approximation asymptotique dite `longues ondes' pour les faibles nombres de Reynolds et l'approximation `intégrale couche limite' pour les nombres de Reynolds modérés. Cependant, la première approximation souffre de singularités et la dernière de prédictions imprécises du seuil de stabilité des ondes hydrodynamiques à la surface du film. Le but de cette thèse est donc double: dans une première partie, il s'agit de déterminer, de manière quantitative, la validité de l'équation d'évolution `longues ondes' (ou équation de Benney) pour l'épaisseur du film h, en y incluant l'effet thermocapillaire; et dans une seconde partie, il s'agit d'améliorer l'approche `intégrale couche limite' en combinant un développement en gradients avec une méthode aux résidus pondérés.<p>Dans la première partie, nous étudions l'équation de Benney, dans son domaine de validité, dans le cas d'un chauffage inhomogène et périodique dans la direction de l'écoulement. Cela induit des déformations permanentes de la surface libre avec un accroissement du transfert de chaleur dans les régions où le film est plus mince, mais aussi en moyenne. Un chauffage inhomogène modifie également la nature des solutions d'ondes progressives pour des gradients de températures modérés et conduit même à leur suppression pour des gradients de températures plus importants. De plus, ceux-ci, lorsqu'ils sont par exemple positifs le long de l'écoulement, produisent des épaississements localisés du film qui peuvent à leur tour devenir instables par rapport à des perturbations suivant la direction transverse à l'écoulement. Ce dernier s'organise alors sous forme d'une structure en rivulets. Le mécanisme de cette instabilité est élucidé via une analyse énergétique des perturbations. Les principales caractéristiques des structures en rivulets sont décrites expérimentalement et retrouvées par l'intermédiaire de simulations numériques. <p>Dans la seconde partie, nous dérivons une famille de modèles valables pour des nombres de Reynolds plus grands que l'équation de Benney, qui prennent en compte les effets visqueux et inertiels du second ordre. Nous élaborons ensuite une stratégie pour sélectionner le modèle optimal en fonction de ses propriétés de stabilité linéaire et de l'existence de solutions non-linéaires (ondes solitaires), et ce pour la gamme de paramètres la plus large possible. Ce modèle -- appelé modèle réduit -- est un système de trois équations d'évolution couplées pour l'épaisseur locale de film h, le débit local q et la température de surface Ts. Les solutions de ce modèle indiquent que l'interaction des modes hydrodynamiques et thermocapillaires n'est pas triviale, spécialement dans le domaine des ondes solitaires de grande amplitude. Finalement, l'évolution tri-dimensionnelle des solutions du modèle réduit en présence d'un forçage périodique ou d'un bruit se compare favorablement aux données expérimentales disponibles en conditions isothermes, ainsi qu'aux simulations numériques directes en conditions non-isothermes<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Nous nous sommes intéressés à la restauration de la symétrie de réflexion droite-gauche brisée dans certains calculs effectués en utilisant l'approche HTDA (Higher Tamm-Dancoff Approximation). Cette approche a été proposée par le groupe de Bordeaux pour traiter de façon microscopique les corrélations en conservant explicitement les nombres de nucléons. La projection sur la parité par la méthode PAV (projection après variation) utilisant une généralisation du théorème de Wick de type Löwdin s'est avérée être très bien adaptée dans le cadre d'un modèle simplifié pour ce type de calcul et a permis de tourner certaines difficultés propres aux calculs qui utilisent la théorie de la fonctionnelle de la densité déduite par exemple de l'interaction de Skyrme. Les résultats obtenus pour des noyaux lourds manifestant une déformation octupôlaire ou à tout le moins une grande déformabilité pour ce mode, sont en gros tout à fait cohérents avec les calculs antérieurs effectués dans une approche HFB ou HF+BCS. D'autre part nos résultats montrent qu'on peut abaisser par projection sur la parité positive la hauteur de la seconde barrière de fission par une quantité de l'ordre de 1 MeV. / This thesis has been concerned with the restoration of the left-right symmetry broken in some instances. This has been achieved in the framework of the Higher Tamm-Dancoff Approximation (HTDA) proposed by the Bordeaux group to treat correlations in an explicitly particle-number conserving microscopic approach. The parity-projected calculations performed within a PAV (projection after variation) method using a generalized Wick's theorem due to Löwdin has appeared to be a very well-suited frame. It has been implemented within a simple model approach. This has been proposed to clear out some difficulties appearing when one uses an Energy Density Functional approach with an energy density functional issued from an underlying Skyrme interaction. As a result we obtain a fairly good global agreement of our results with previous ones issuing from an HFB approach or its HF+BCS limit, for some heavy nuclei exhibiting a stable octupole deformation or at least a remarkable smoothness for this collective mode. As another result, we have shown that the projection on a positive parity solution is able to reduce the second fission barrier height by about 1 MeV.

La compréhension des mécanismes pilotes de la stabilisation des flammes-jet non-prémélangées constitue un point clé dans la caractérisation des modes opératoires des brûleurs industriels fonctionnant en régime de combustion diluée. Ce travail porte son attention sur l'étude expérimentale de l'influence de la dilution du combustible ou de l'air, sur le processus de décrochage et l'émission des polluants d'une flamme-jet non-prémélangée accrochée au brûleur. L'investigation est menée via un grand nombre d'expériences par combinaison des conditions suivantes : i) dioxyde de carbone (CO2), azote (N2), argon (Ar) et vapeur d'eau (H2Ov), sont utilisés comme diluants ; ii) deux configurations de dilution : dilution de l'air ou dilution du combustible ; iii) un couple de vitesses d'air et de combustible couvrant le domaine d'hystérésis de la flamme dans sa totalité, du régime de jet laminaire à celui de jet turbulent. Ceci permet de discriminer l'influence des effets intrinsèques à la nature du diluant de celle de l'aérodynamique des réactants (combustible et oxydant), dans la stabilité de la flamme accrochée. En particulier, les différences comportementales de la réponse de la flamme à la dilution de l'air ou à celle du combustible, sont analysées. Ces deux configurations de dilution diffèrent par deux effets de mélange, indépendants de la réaction, qui jouent un rôle important dans le cas de la dilution du combustible, mais sont négligeables dans le cas de celle de l'air : i) un effet dû à la modification de la fraction de mélange stœchiométrique. ii) un impact mécanique induit par l'apport de matière (diluants) responsable d'une augmentation de la vitesse des réactants. L'étude se divise en trois principales étapes. D'abord la réponse globale de la flamme à la dilution est étudiée via ses limites de décrochage quantifiées par les fractions molaires critiques des diluants dans l'oxydant ou dans le combustible, mesurées au décrochage. Le nombre de Peclet du combustible, Pef, est identifié comme le nombre adimensionnel qui ordonne ces limites de décrochage de manière homothétique pour tous les diluants. Grâce au comportement homothétique deux coefficients d'affinité, Kd,ox pour le cas de la dilution de l'air et Kd,f pour celle du combustible, sont introduits. Ils sont définis comme le rapport entre la limite de décrochage obtenue avec un diluant et celle obtenue avec le CO2 , à Pef = cste. Ceux-ci permettent l'établissement de deux polynômes génériques décrivant les limites de décrochage pour tous les diluants testés et dans toute la gamme des conditions aérodynamiques étudiées. En effet, Kd,ox et Kd,f englobent l'ensemble des effets physico-chimiques d'un diluant (dilution pure, thermique, propriétés de transport, chimie) et ceux des impacts mécaniques, affectant la stabilité de la flamme. Ils permettent de trouver les lois d'auto-similitude au décrochage pour un diluant chimiquement faible quelconque, à partir des résultats obtenus dans ce travail. Ensuite, une étude locale et détaillée du processus de décrochage induit par la dilution est réalisée. Celui-ci se base sur l'approche du bout propagatif décrivant la stabilité de la flamme accrochée comme résultant d'un équilibre à sa base entre la vitesse de l'écoulement et la vitesse de propagation. Afin de démontrer le lien entre cette approche et la stabilité de la flamme, une analyse approfondie des caractéristiques de sa base (localisation, intensité du radical CH* et champ de vitesses) est réalisée. Les résultats confirment la pertinence de l'approche du bout propagatif, comme mécanisme descriptif de la stabilisation de la flamme accrochée en présence de dilution. Enfin, une étude caractérisant aussi bien l'influence de la nature des diluants que celle de la configuration de dilution choisie (air ou combustible), sur l'émission des polluants (suies, NOx et CO), est présentée. / Understanding the main mechanisms piloting non-premixed jet flame stability is an important point in characterizing the operation modes of industrials burners in which dilution is involved. This work puts special emphasis on the experimental study of the influence of air-side and methane-side dilution in the lifting process of attached non-premixed jet flames. The study is based on numerous experiments combining the following conditions : i) carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2), argon (Ar) or water vapor (H20v,) used as diluents d ; ii) two diluted configurations : air-side or methane-side dilution ; iii) two air and fuel velocities covering the entire flame hysteresis domain, from the laminar to the turbulent regime. This allows the influence of the intrinsic diluent nature effects to be discriminated from those of the aerodynamics of the reactants (fuel and oxidant), in attached flame stability. In particular, the behavioral differences of the flame response to air-side or to fuel-side dilution are analyzed. These two configurations differ by two mixing effects which are independent of the combustion reaction, and which are significant when the fuel is diluted, but negligible when air is diluted : i) an effect due to the changes in the stoichiometric mixture fraction ; ii) a mechanical impact induced by the addition of matter (diluents) producing an increase in the bulk velocity of the reactants. The study is composed of three parts. First, the global flame response to dilution is analyzed on the basis of the lifting limits defined as the critical molar fractions of the diluents in the fuel or in the oxidant measured at liftoff. The fuel Peclet number, Pef, appears as the dimensionless number which puts these limits in a homothetic order. This homothetic behavior allows the introduction of two affinity parameters, Kd,ox for air-side dilution and Kd,f for fuel-side dilution. They are defined by the ratio of the flame lifting limits calculated with a diluent d and with CO2, at Pef=const. Kd,ox and Kd, allow two generic polynomial laws to be established describing the flame lifting limits for all the diluents and in the whole range of aerodynamic conditions of this study. Indeed, Kd,ox and Kd,f encompass all the diluent effects affecting flame stability (pure dilution, thermal, transport, chemical), to which mechanical impacts are added. These coefficients make it possible to obtain the self-similarity laws of the lifting limits for any chemically-weak diluent, by using the results obtained in this work. Then, a local and detailed study of the flame lifting process induced by dilution is presented. This is based on the flame-leading-edge approach describing flame stability as a result of the balance between the incoming gas velocity of the reactants and the flame propagation velocity at the flame base. In order to show the link between this approach and flame stability, an extensive analysis of the flame-base characteristics (location, CH* emission intensity and velocity field) is carried out. The results attest to the pertinence of the propagative flame-leading-edge, as the mechanism describing the attached flame stability under dilution. Finally, a study concerning the influence of both the diluent nature and the diluted configuration (air or fuel) on pollutant emissions (soot, NOx and CO) is presented.

Les recherches menées pour comprendre les troubles du spectre autistique (TSA) et la schizophrénie (SZ) ont communément utilisé une approche dite descendante, partant du diagnostic clinique pour investiguer des phénotypes intermédiaires cérébraux ainsi que des variations génétiques associées. Des études transdiagnostiques récentes ont remis en question ces frontières nosologiques, et suggèrent des mécanismes étiologiques imbriqués. L’approche montante propose de composer des groupes de porteurs d’un même variant génétique afin d’investiguer leur contribution aux conditions neuropsychiatriques (NPs) associées. Les variations du nombre de copies (CNV, perte ou gain d’un fragment d’ADN) figurent parmi les facteurs biologiques les plus associés aux NPs, et sont dès lors des candidats particulièrement appropriés. Les CNVs induisant un risque pour des conditions similaires, nous posons l’hypothèse que des classes entières de CNVs convergent sur des dimensions d’altérations cérébrales qui contribuent aux NPs. L’imagerie fonctionnelle au repos (rs-fMRI) s’est révélée un outil prometteur en psychiatrie, mais presqu’aucune étude n’a été menée pour comprendre l’impact des CNVs sur la connectivité fonctionnelle cérébrale (FC). Nos objectifs étaient de: 1) Caractériser l’effet des CNVs sur la FC; 2) Rechercher la présence des motifs conférés par ces signatures biologiques dans des conditions idiopathiques; 3) Tester si la suppression de gènes intolérants à l’haploinsuffisance réorganise la FC de manière indépendante à leur localisation dans le génome. Nous avons agrégé des données de rs-fMRI chez: 502 porteurs de 8 CNVs associées aux NPs (CNVs-NP), de 4 CNVs sans association établie, ainsi que de porteurs de CNVs-NPs éparses; 756 sujets ayant un diagnostic de TSA, de SZ, ou de trouble déficitaire de l’attention/hyperactivité (TDAH), et 5377 contrôles. Les analyses du connectome entier ont montré un effet de dosage génique positif pour les CNVs 22q11.2 et 1q21.1, et négatif pour le 16p11.2. La taille de l’effet des CNVs sur la FC était corrélée au niveau de risque psychiatrique conféré par le CNV. En accord avec leurs effets sur la cognition, l’effet des délétions sur la FC était plus élevé que celui des duplications. Nous avons identifié des similarités entre les motifs cérébraux conférés par les CNVs-NP, et l’architecture fonctionnelle des individus avec NPs. Le niveau de similarité était associé à la sévérité du CNV, et était plus fort avec la SZ et les TSA qu’avec les TDAH. La comparaison des motifs conférés par les délétions les plus sévères (16p11.2, 22q11.2) à l’échelle fonctionnelle, et d’expression génique, nous a confirmé l’existence présumée de relation entre les mutations elles-mêmes. À l’aide d’une mesure d’intolérance aux mutations (pLI), nous avons pu inclure tous les porteurs de CNVs disponibles, et ainsi identifier un profil d’haploinsuffisance impliquant le thalamus, le cortex antérieur cingulaire, et le réseau somato-moteur, associé à une diminution de mesure d’intelligence générale. Enfin, une analyse d’exploration factorielle nous a permis de confirmer la contribution de ces régions cérébrales à 3 composantes latentes partagées entre les CNVs et les NPs. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes polygéniques à l’oeuvre dans les maladies mentales, ainsi que des effets pléiotropiques des CNVs. / Research on Autism Spectrum Disorder (ASD) and schizophrenia (SZ) has mainly adopted a ‘top-down’ approach, starting from psychiatric diagnosis, and moving to intermediate brain phenotypes and underlying genetic factors. Recent cross-disorder studies have raised questions about diagnostic boundaries and pleiotropic mechanisms. By contrast, the recruitment of groups based on the presence of a genetic risk factor allows for the investigation of molecular pathways related to a particular risk for neuropsychiatric conditions (NPs). Copy number variants (CNVs, loss or gain of a DNA segment), which confer high risk for NPs are natural candidates to conduct such bottom-up approaches. Because CNVs have a similar range of adverse effects on NPs, we hypothesized that entire classes of CNVs may converge upon shared connectivity dimensions contributing to mental illness. Resting-state functional MRI (rs-fMRI) studies have provided critical insight into the architecture of brain networks involved in NPs, but so far only a few studies have investigated networks modulated by CNVs. We aimed at 1) Delineating the effects of neuropsychiatric variants on functional connectivity (FC), 2) Investigating whether the alterations associated with CNVs are also found among idiopathic psychiatric populations, 3) Testing whether deletions reorganize FC along general dimensions, irrespective of their localization in the genome. We gathered rsfMRI data on 502 carriers of eight NP-CNVs (high-risk), four CNVs without prior association to NPs as well as carriers of eight scarcer NP-CNVs. We also analyzed 756 subjects with idiopathic ASD, SZ, and attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), and 5,377 controls. Connectome-wide analyses showed a positive gene dosage effect for the 22q11.2 and 1q21.1 CNVs, and a negative association for the 16p11.2 CNV. The effect size of CNVs on relative FC (mean-connectivity adjusted) was correlated with the known level of NP-risk conferred by CNVs. Consistent with results on cognition, we also reported that deletions had a larger effect size on FC than duplications. We identified similarities between high-risk CNV profiles and the connectivity architecture of individuals with NPs. The level of similarity was associated with mutation severity and was strongest in SZ, followed by ASD, and ADHD. The similarity was driven by the thalamus, and the posterior cingulate cortex, previously identified as hubs in transdiagnostic psychiatric studies. These results raised questions about shared mechanisms across CNVs. By comparing deletions at the 16p11.2 and 22q11.2 loci, we identified similarities at the connectivity, and at the gene expression level. We extended this work by pooling all deletions available for analysis. We asked if connectivity alterations were associated with the severity of deletions scored using pLI, a measure of intolerance to haploinsufficiency. The haploinsufficiency profile involved the thalamus, anterior cingulate cortex, and somatomotor network and was correlated with lower general intelligence and higher autism severity scores in 3 unselected and disease cohorts. An exploratory factor analysis confirmed the contribution of these regions to three latent components shared across CNVs and NPs. Our results open new avenues for understanding polygenicity in psychiatric conditions, and the pleiotropic effect of CNVs on cognition and on risk for neuropsychiatric disorders.

Les caractéristiques psychologiques qui prédisent les comportements et la performance en emploi, telles qu’évaluées par l’évaluation du potentiel (ÉP), ont fait l’objet d’un grand nombre d’études. Leurs résultats ont influencé l’importance accordée à certaines caractéristiques par les conseillers habiletés à mener ce type d’évaluation (Morris, Daisley, Wheeler, & Boyer, 2015). Toutefois, peu est encore connu sur les pratiques des conseillers au moment de donner la rétroaction à la suite de l’ÉP et sur les effets comportementaux générés par la rétroaction chez les participants de retour en emploi. Selon Plunier (2012), seulement 20 % d’entre eux modifient leur comportement et entreprennent des actions développementales dans le sens de la rétroaction reçue en ÉP, et ce, peu importe le contexte d’évaluation ou la recommandation qui en découle (Boudrias, Bernaud, & Plunier, 2014). Une question survient : dans quelles conditions la rétroaction en ÉP favorise-t-elle l’appropriation comportementale chez les participants? Cette thèse vise à documenter certaines conditions qui maximisent l’appropriation comportementale de la rétroaction, opérationnalisée par les changements de comportement et l’implication dans des activités de développement. La thèse ajoute un ensemble de conditions et variables au modèle d’appropriation de la rétroaction proposé par Boudrias et al. (2014). Ces variables, abordées au cours de deux articles empiriques, sont les techniques du conseiller axées sur le développement, le soutien social d’une personne significative (ex. superviseur, collègue, membre de la famille) perçu par les participants en regard de leur objectif de développement ainsi que le nombre et la difficulté des compétences à développer. Dans le premier article, en nous appuyant notamment sur la théorie de la fixation d’objectif (Locke & Latham, 1990), nous postulons que les techniques de rétroaction du conseiller axées sur le développement (Lessard, 2019) prédiront l’intention motivationnelle de changer du participant. Il est attendu que l’intention prédira à son tour l’appropriation comportementale (Boudrias et al., 2014), mais que cette relation sera modérée par le soutien social au développement. Ces hypothèses ont été vérifiées auprès de 240 participants en contexte réel d’ÉP grâce à la modélisation par équations structurelles. Les résultats révèlent que l’intention motivationnelle de changer médie la relation entre les techniques du conseiller et le soutien social, alors que le soutien social médie la relation entre l’intention motivationnelle et les activités développementales. Une explication possible est que la recherche de soutien social est une stratégie d’apprentissage utilisée par les participants qui veulent changer (Haemer, Borges-Andrade, & Cassiano, 2017). La théorie de la fixation d’objectif (Locke & Latham, 2015) permet d’envisager qu’il y aura un effet d’interaction entre la difficulté des compétences à améliorer et le nombre de compétences ciblées lors de la rétroaction. Dans le deuxième article, nous testons l’hypothèse selon laquelle cette interaction prédira l’intention motivationnelle de changer dans le sens de la rétroaction et l’appropriation comportementale de la rétroaction. Pour ce faire, nous avons exécuté des analyses de régression hiérarchique modérée sur un échantillon de 65 participants pour lesquels nous avons analysé les rapports d’ÉP précisant les compétences ciblées dans la rétroaction. Les résultats montrent que la relation entre la difficulté des compétences et l’intention de changer est positive lorsque l’émetteur de la rétroaction aborde trois compétences lacunaires ou moins et que la relation entre la difficulté des compétences et les activités développementales est positive lorsque l’émetteur de la rétroaction aborde une seule compétence lacunaire alors qu’elle est négative lorsque l’émetteur en aborde neuf. Les apports théoriques de chacun des articles ainsi que les pistes d’intervention pratiques en découlant sont discutés séparément et repris dans une conclusion globale. Les limites et propositions de recherches futures sont également abordées dans cette dernière section. / The psychological characteristics that predict behavior and job performance, as assessed by an individual psychological assessment (IPA), have been the subject of a large number of studies. These studies have influenced the importance given to certain characteristics by I/O psychologists qualified to conduct this type of assessment (Morris, Daisley, Wheeler, & Boyer, 2015). However, little is known about the psychologists’ practices when providing feedback following an IPA and the behavioural effects of feedback on the participants returning to work. According to Plunier (2012), only 20% of the latter modify their behaviour and undertake developmental actions in the direction of the feedback received, regardless of the assessment context and the recommendation that results (Boudrias, Bernaud, & Plunier, 2014). A question arises: under what conditions does IPA feedback promote behavioural integration among participants? This dissertation aims to document certain conditions that maximize the behavioural integration of feedback, operationalized by behavioural changes and engagement in developmental activities. A set of conditions and variables is added to the feedback integration model proposed by Boudrias et al. (2014). Theses variables, discussed in two empirical articles, are the psychologists’ techniques focused on the development, the social support for development from a significant individual (e.g. supervisor, colleague, family member) perceived by the participants as well as the number and difficulty of the competencies to be improved. In the first article, relying in particular on the theory of goal setting (Locke & Latham, 1990), we postulate that the psychologists’ techniques focused on the development (Lessard, 2019) will predict the participants’ motivational intention to change. It is expected that the intention will in turn predict behavioural integration (Boudrias et al., 2014), but that this relationship will be moderated by social support for development. Theses hypotheses were verified with 240 participants in a real IPA context using structural equation modeling. The results show that the motivational intention to change mediates the relationship between the psychologists’ techniques and social support, while social support mediates the relationship between motivational intention and developmental activities. One possible explanation is that seeking social support is a learning strategy used by participants who want to change (Haemer, Borges-Andrade, & Cassiano, 2017). The goal setting theory (Locke & Latham, 2015) suggests that there will be an interaction between the difficulty of the competencies to be improved and the number of competencies targeted during the feedback. In the second article, we test the hypothesis that this interaction will predict the motivational intention to change in the direction of feedback and the behavioural integration of feedback. To do this, we performed moderated hierarchical regression analyses on a sample of 65 participants for which we analyzed IPA reports specifying the targeted competencies in the feedback. The results show that the relationship between developmental difficulty and intention is positive when the feedback provider addresses three deficient competencies or fewer. The relationship between developmental difficulty and developmental activities is positive when the feedback provider presents only one deficient competency while it is negative when the provider presents nine deficient competencies. The theoretical contribution of each of the articles as well as the practical avenues for intervention arising therefrom are discussed separately and taken up in an overall conclusion. Limits and proposals for future research are also discussed in this last section.

Dans ce mémoire, nous considérons un modèle épidémiologique multigroupe dans une population hétérogène, pour décrire la situation de l’épidémie de la COVID-19 dans une résidence pour personnes âgées. L’hétérogénéité liée ici à l’âge reflète une transmission élevée dûe à des interactions accrues, et un taux de mortalité plus élevé chez les personnes âgées. Du point de vue mathématique, nous obtenons un modèle SEIR multigroupe d’équations intégro-différentielles dans lequel nous considérons une distribution générale de la période infectieuse. Nous utilisons la méthode des fonctions de Lyapunov et une approche de la théorie des graphes pour déterminer le rôle du nombre de reproduction de base \(\mathcal{R}_0\) : l’état d’équilibre sans maladie est globalement asymptotiquement stable et l’épidémie s’éteint dans les deux groupes lorsque \(\mathcal{R}_0 \leq 1\), par contre elle persiste et l’état d’équilibre endémique est globalement asymptotiquement stable lorsque \(\mathcal{R}_0>1\). Les simulations numériques illustrent l’impact des stratégies de contrôle de la santé publique. / In this thesis, we consider a multiple group epidemiological model in a heterogeneous population to describe COVID-19 outbreaks in an elderly residential population. Age-based heterogeneity reflects higher transmission with enhanced interactions, and higher fatality rates in the elderly. Mathematically, we analyse a SEIR model in the form of a system of integro-differential equations with general distribution function for the infectious period. Lyapunov functions and graph-theoretical methods are employed to establish the role played by the basic reproduction ratio \(\mathcal{R}_0\) : global asymptotic stability of the disease-free equilibrium and no sustained outbreak when \(\mathcal{R}_0 \leq 1\), as opposed to persistent outbreak and globally asymptotic endemic equilibrium when \(\mathcal{R}_0>1\). Numerical simulations are presented to illustrate public health control strategies.