La dynamique instable des jets tournants est étudiée, en tenant compte des variations de masse volumique au sein de l'écoulement. Un code de simulation numérique directe permettant de résoudre les équations de Navier-Stokes à masse volumique variable a été développé, en utilisant une méthode originale et efficace pour résoudre le champs de pression. Analytiquement, deux modes instables bidimensionnels ont été mis en évidence, et sont identifiés comme des modes de Couette-Taylor et de Rayleigh-Taylor, ainsi qu'un troisième mode tridimensionnel, du à un couplage de vitesse. La dynamique instable de cet écoulement résulte d'une compétition entre ces trois modes, et les simulations numériques montrent que ces modes perdurent non linéairement. Ensuite, le comportement spatio-temporel de cette instabilité est étudiée par simulation numérique directe, et il a été montré qu'il existe une transition vers des modes absolument instables, sous l'effet du rapport de densité s ainsi que du taux de rotation q. Cette dynamique est également étudiée expérimentalement au travers de plusieurs méthodes de mesures, et la présence de mode globaux auto-entretenus est mise en évidence qui sont en bon accord avec les résultats numériques. Finalement, le phénomène de l'éclatement tourbillonnaire est étudié, et montre le rôle prépondérant de la viscosité réelle. En effet, l'éclatement tourbillonnaire est un mécanisme permettant de soulager le système de l'intensification de la vorticité, au travers de la viscosité, alors qu'il n'apparaît pas en traitant les équations d'Euler tronquées. / The unstable dynamics of a swirling jet flow is studied, including density variations within the flow. A direct numerical simulation method was developed to solve variable density Navier-Stokes equations, using an accurate and efficient pressure solver. Analitically, two unstable bi-dimensionnal modes are highlighted, and are identified as Couette-Taylor and Rayleigh-Taylor modes. A three-dimensionnal mode is also highlighted, wich is created by the shear. Numerical simulations show that those modes are nonlinearly persistant. Then, the spatio-temporal instability behaviour is studied numerically, and show that the instability undergoes to a convective/absolute transition with density ratio s and rotation rate q. This dynamic is also studied experiementally through different methods, and Global selfsustained modes are highlighted wich are in ggod agreement with numerical results. Finally, the vortex breakdown phenomenon is studied, and show the crucial role of real viscosity. Indeed, the vorticity intensification is relaxed through the viscosity effect, while it is not treating the truncated Euler Equations.

Le travail de cette thèse a porté sur le développement de techniques numériques pour l'homogénéisation de matériaux présentant à une petite échelle des hétérogénéités aléatoires. Sous certaines hypothèses, la théorie mathématique de l'homogénéisation stochastique permet d'expliciter les propriétés effectives de tels matériaux. Néanmoins, en pratique, la détermination de ces propriétés demeure difficile. En effet, celle-ci requiert la résolution d'équations aux dérivées partielles stochastiques posées sur l'espace tout entier. Dans cette thèse, cette difficulté est abordée de deux manières différentes. Les méthodes classiques d'approximation conduisent à approcher les propriétés effectives par des quantités aléatoires. Réduire la variance de ces quantités est l'objectif des travaux de la Partie I. On montre ainsi comment adapter au cadre de l'homogénéisation stochastique une technique de réduction de variance déjà éprouvée dans d'autres domaines. Les travaux de la Partie II s'intéressent à des cas pour lesquels le matériau d'intérêt est considéré comme une petite perturbation aléatoire d'un matériau de référence. On montre alors numériquement et théoriquement que cette simplification de la modélisation permet effectivement une réduction très importante du coût calcul / In this thesis we investigate numerical methods for the homogenization of materials the structures of which, at fine scales, are characterized by random heterogenities. Under appropriate hypotheses, the effective properties of such materials are given by closed formulas. However, in practice the computation of these properties is a difficult task because it involves solving partial differential equations with stochastic coefficients that are additionally posed on the whole space. In this work, we address this difficulty in two different ways. The standard discretization techniques lead to random approximate effective properties. In Part I, we aim at reducing their variance, using a well-known variance reduction technique that has already been used successfully in other domains. The works of Part II focus on the case when the material can be seen as a small random perturbation of a periodic material. We then show both numerically and theoretically that, in this case, computing the effective properties is much less costly than in the general case

La contribution des processus de fusion de galaxies lors de l'assemblage cosmologique de masses est encore mal comprise. Dans ce contexte, l'étude du support dynamique des galaxies est un moyen permettant de contraindre les différents scénarios d'évolution.Dans une première partie, je présente ma contribution à l'analyse cinématique des galaxies de l'échantillon MASSIV. Je définis une technique d'analyse qui vise à quantifier la fraction d'objets susceptibles d'être le produit d'une fusion.J'introduis dans une seconde partie une méthode de construction de conditions initiales de galaxies idéalisées.Dans une troisième partie, je présente la définition de l'échantillon de simulations MIRAGE, reproduisant les propriétés physiques des galaxies jeunes. Les simulations montrent en particulier l'absence de flambées de formation stellaire durant les fusions ce qui suggère un mécanisme de saturation.Une analyse des propriétés des complexes granulaires issus d'instabilités gravitationnelles est réalisée dans la quatrième partie, soulignant la compatibilité du scénario granules âgés avec les observations en terme de taux d'éjection de gaz et d'âge de populations stellaires. Je mets en évidence que le mécanisme de fusion de granules permet de contrôler la croissance de la masse du bulbe, d'aplatir le profil central de densité du halo de matière sombre ainsi que d'éjecter de grandes quantités de gaz.Dans une cinquième partie, je complète ce travail en réalisant une étude comparative des données cinématiques MASSIV à plus de 4000 pseudo-observations construites à partir des simulations de l'échantillon MIRAGE afin de déterminer la capacité à détecter des signatures de fusion. / The contribution of the fusion processes to the cosmological mass assembly is still poorly understood. In this context, the study of the dynamical support of galaxies is a way to constrain different evolution scenarios.In the first part, I introduce my contribution to the kinematical analysis of galaxies MASSIV. I define an analysis that aims at quantifying the fraction of objects that are likely to be the product of a recent merger.I introduce in the second part a method to build initial conditions of idealized galaxies.In the third part, I present the definition of the simulation sample MIRAGE, designed to reproduce the physical properties of young galaxies. The simulations show in particular the absence of a star formation bursts in mergers of fragmented and turbulent disks, suggesting a saturation mechanism.An analysis of the properties of clumps that are generated by gravitational instabilities is performed in the fourth part of this thesis, highlighting the compatibility of long-lived clumps scenarios with observations in terms of outflowing material and stellar population ages. I also highlight that the gas rich clump fusion mechanism is able to control the bulge mass growth, to erode the central profile of the dark matter halo and to drive massive gas outflows in the disk plane.Finally, in the fifth part, I complete this work by carrying out a comparative study of the MASSIV kinematical data to a set of more than 4000 pseudo-observations at z=1.7 built from simulations of the MIRAGE sample to determine the ability to detect galaxy merger signatures.

Cette étude s'inscrit dans le domaine des moteurs à doublets d'hélices contrarotatives, aussi appelés open rotors. Elle a porté sur le développement des méthodologies à coût modéré pour la simulation aérodynamique des open rotors. Elle avait pour objectif, d'un côté, la mise en place et la validation de ces méthodologies rapides ; et d'un autre côté, l'approfondissement de la compréhension de l'origine des efforts dans le plan hélice, aussi appelés les efforts 1P. Pour le premier des objectifs, le code HOST-MINT, basé sur la méthode de la ligne portante a été adapté et amélioré pour la simulation de l'aérodynamique instationnaire des hélices et des open rotors. Des validations ont été réalisées avec succès par comparaison avec des données expérimentales et des simulations CFD plus avancées. Cette étude a ainsi ouvert des nombreuses perspectives d'application de ce type de méthodologies rapides dans la conception aérodynamique des futurs open rotors. En outre, cette méthode s'est révélée aussi adaptée pour d'autres domaines autour de l'aérodynamique, comme par exemple, pour les problèmes d'aéroélasticité ou pour les prédictions aéroacoustiques préliminaires. / This study is devoted to the development of moderate-cost methodologies for the aerodynamic simulation of open rotors. The main goals are, on one side, to develop and validate these rapid methodologies, and, on the other side, to better understand the mechanisms behind propeller in-plane loads, also called the 1P loads. To reach the first goal, the HOST-MINT code, based on the lifting-line theory, has been adapted and improved for the unsteady simulation of propellers and open rotors. The code has been assessed by comparison with experimental data and more complex and precise CFD simulations. Finally, the first developments and tests of a Lagrangian/Eulerian coupling strategy between HOST-MINT and the elsA CFD code have been performed. These studies enable to endeavor a number of applications of this type of rapid methodologies in the aerodynamic design of future open rotors. Moreover, these methodologies may be adapted for other domains linked to aerodynamics, such as aeroelastic problems or preliminary aeroacoustic predictions.

Lorsqu'un phénomène de détonation survient dans des milieux confinés comme un bâtiment présentant un système de galeries, l'onde de choc générée se propage et peut engendrer des dégâts matériels et humains considérables. En effet, l’onde de choc en se propageant dans ces systèmes de canaux confinés va interagir avec les obstacles qu’elle rencontre (humains et matériels), et va provoquer de très fortes élévations de la pression localement. Ce phénomène peut être très destructeur pour les structures et létale pour les humains. L'objectif de cette étude, expérimentale et numérique, est donc d'étudier la propagation d'une onde de choc dans différents systèmes de canaux afin de comprendre son comportement et de proposer des solutions pour en atténuer les dégâts. L’étude s’articule autour de deux grands axes. Le premier étudie de manière très académique la propagation d’une onde de choc au travers de cinq configurations différentes ; deux sans variation de section (un coude à 45$^{\circ}$ et un coude à 90$^{\circ}$), et trois avec variation de section (un divergent, un élargissement brusque et une bifurcation en « Y »). L’influence de la singularité sur la pression réfléchie en fond de configuration est étudiée ainsi que les mécanismes physiques complexes qui se produisent derrière l’onde de choc le long de la singularité. Le deuxième axe étudie l’atténuation de la pression réfléchie par l’ajout de piège (cavités) le long du système étudié. Une étude paramétrique montre que la position ainsi que la taille et la forme du piège ont un impact sur l’atténuation de l’onde de choc. / In the search for protection from explosions phenomena, a variety of underground shelters were studied to minimize the risks related to the propagation of shock waves in closed areas. Indeed, the blast effect could be really destructive for equipment and humans encountering the shock wave propagation, because of the high elevation of the local pressure it generates. Thus, the propagation of a shock wave through various canal systems is both experimentally and numerically studied. This study is based on two topics. The first part is focused on the study of the propagation of a shock wave through five various configurations ; two whithout aera change (a 45$^{\circ}$ bend duct and a 90$^{\circ}$ bend), and three configurations whith a sectional enlargement (a divergent, an abrupt area change and a « Y » bifurcation). The impact of the geometry on the end wall reflected pressure is studied as well as some complex physical mechanisms that occur behind the incident shock wave. The second part explores the mitigation of the pressure level in the device with the addition of traps (cavities) along the studied configuration. A parametric study based on the shape and size of the cavities, shows that these parameters have a considerable impact on the pressure level in the duct system.

Les informations contenues dans les cartes routières numériques revêtent une importance grandissante dans le domaine des véhicules intelligents. La prise en compte d’environnements de plus en plus complexes a augmenté le niveau de précision exigé des informations cartographiques. Les cartes routières numériques, considérées ici comme des bases de données géographiques, contiennent des informations contextuelles sur le réseau routier, facilitant la compréhension correcte de l’environnement. En les combinant avec les données provenant des capteurs embarqués, une représentation plus fine de l’environnement peut être obtenue, améliorant grandement la compréhension de contexte du véhicule et la prise de décision. La performance des différents capteurs peut varier grandement en fonction du lieu considéré, ceci étant principalement dû à des facteurs environnementaux. Au contraire, une carte peut fournir ses informations de manière fiable, sans être affectée par ces éléments extérieurs, mais pour cela, elle doit reposer sur un autre élément essentiel : une source de localisation. Le secteur automobile utilise les systèmes de localisation globale par satellite (GNSS) à des fins de localisation absolue, mais cette solution n’est pas parfaite, étant soumise à différentes sources d’erreur. Ces erreurs sont elles aussi dépendantes de l’environnent d’évolution du véhicule (par exemple, des multi-trajets causés par des bâtiments). Nous sommes donc en présence de deux systèmes centraux, dont les performances sont d´dépendantes du lieu considéré. Cette étude se focalise sur leur dénominateur commun : la carte routière numérique, et son utilisation en tant qu’outil d’évaluation de leur performance. L’idée développée durant cette thèse est d’utiliser la carte en tant que canevas d’apprentissage, pour stocker des informations géoréférencées sur la performance des diésèrent capteurs équipant le véhicule, au cours de trajets répétitifs. Pour cela, une localisation robuste, relative à la carte, est nécessaire au travers d’une méthode de map-matching. La problématique principale réside dans la différence de précision entre la carte et le positionnement GNSS, créant des situations ambigües. Durant cette thèse, un algorithme de map-matching a été conçu pour gérer ces ambigüités en fournissant des hypothèses multiples lorsque nécessaire. L’objectif est d’assurer l’intégrité de l’algorithme en retournant un ensemble d’hypothèses contenant l’hypothèse correcte avec une grande probabilité. Cet algorithme utilise les capteurs proprioceptifs dans une approche de navigation à l’estime aidée d’informations cartographiques. Une procédure d’évaluation de cohérence, utilisant le GNSS comme information redondante de positionnement est ensuite appliquée, visant à isoler une hypothèse cohérente unique qui pourra ainsi être utilisée avec confiance dans le processus d’écriture dans la carte. L’utilisation de la carte numérique en écriture/lecture a été évaluée et la procédure complète d’écriture a été testée sur des données réelles, enregistrées par des véhicules expérimentaux sur route ouverte. / The information stored in digital road maps has become very important for intelligent vehicles. As intelligent vehicles address more complex environments, the accuracy requirements for this information have increased. Regarded as a geographic database, digital road maps contain contextual information about the road network, crucial for a good understanding of the environment. When combined with data acquired from on-board sensors, a better representation of the environment can be made, improving the vehicle’s situation understanding. Sensors performance can vary drastically depending on the location of the vehicle, mainly due to environmental factors. Comparatively, a map can provide prior information more reliably but to do so, it depends on another essential component: a localization system. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are commonly used in automotive to provide an absolute positioning of the vehicle, but its accuracy is not perfect: GNSS are prone to errors, also depending greatly on the environment (e.g., multipaths). Perception and localization systems are two important components of an intelligent vehicle whose performances vary in function of the vehicle location. This research focuses on their common denominator, the digital road map, and its use as a tool to assess their performance. The idea developed during this thesis is to use the map as a learning canvas, to store georeferenced information about the performance of the sensors during repetitive travels. This requires a robust localization with respect to the map to be available, through a process of map-matching. The main problematic is the discrepancy between the accuracy of the map and of the GNSS, creating ambiguous situations. This thesis develops a map-matching algorithm designed to cope with these ambiguities by providing multiple hypotheses when necessary. The objective is to ensure the integrity of the result by returning a hypothesis set containing the correct matching with high probability. The method relies on proprioceptive sensors via a dead-reckoning approach aided by the map. A coherence checking procedure using GNSS redundant information is then applied to isolate a single map-matching result that can be used to write learning data with confidence in the map. The possibility to handle the digital map in read/write operation has been assessed and the whole writing procedure has been tested on data recorded by test vehicles on open roads.

Dans cette thèse, des simulations numériques ont d'abord été effectuées avec le logiciel FLAC (Itasca) sur un modèle de pente élastique linéaire homogène pour caractériser l'amplification de l'accélération le long de la surface située le long et à l’arrière de la crête d'une pente, et évaluer ainsi l'effet de la topographie sur l'amplification de l'accélération. L'interaction entre la fréquence du signal sismique appliqué à la base du modèle et l'angle et la hauteur de la pente a été particulièrement étudiée. Il a été constaté que le facteur d’amplification de l’accélération varie de manière significative avec l’angle de et la hauteur de la pente, la fréquence et la durée (nombre de cycle) du signal. De plus, l'amplification du mouvement du sol due à la topographie de la pente est influencée de manière significative par l'effet de couplage complexe entre les ondes incidentes et les ondes réfléchies sur la topographie, et qu’elle est fortement contrôlée par le rapport entre la longueur d'onde du signal incident et la hauteur de la pente.Les simulations numériques sont basées sur une étude géotechnique et une modélisation géomécanique nécessitant de valider les résultats par des comparaisons entre les résultats de modélisations et les données provenant des observations sur le terrain. L’analyse des domaines de fréquence, telle que la densité spectrale et la réponse en fréquence, est un moyen performant pour comprendre les caractéristiques des processus et les divers phénomènes qui ne peuvent pas être expliqués dans le domaine temporel. À cette fin, une étude de la crête du parc Xishan à Zigong au Sichuan en Chine a été réalisée. Les amplifications du site associées au mouvement du sol produit par le séisme de Wenchuan en 2008 ont été évaluées à l'aide de la technique du rapport spectral standard (SSR) et de la méthode d'accélération quadratique moyenne (arms) dans le domaine temporel. Une analyse numérique à 2D utilisant la méthode des différences finies au moyen du logiciel FLAC (Itasca) a été ensuite mise en œuvre et les résultats ont été comparés aux mesures de terrain. Les pics “simulés” des amplifications spectrales sont toujours inférieurs à ceux dérivés des enregistrements de terrain. L'effet d'atténuation important sur le mouvement d'entrée pour les hautes fréquences met en évidence le fait qu'un rapport d'amortissement du signal ne représente pas correctement la dissipation d'énergie dans les simulations numériques. Des amplifications significatives se sont produites à des fréquences élevées (> 10 Hz) et sont considérées comme résultant de conditions locales spécifiques telles que la fracturation des roches et les marches de faîtage; ils ne se produisent donc pas nécessairement au sommet de la colline.Enfin, des études paramétriques ont été réalisées avec des modèles élastiques en termes de diverses géométries de pente 2D et de couches géologiques de subsurface pour caractériser les amplifications du mouvement du sol. L’analyse paramétrique a pour but de comprendre le rôle joué par ces couches de surface, l’angle de la pente et la hauteur de la pente sur l’amplification du mouvement du sol,et donc d’évaluer si l’amplification du site peut être responsable du déclenchement du glissement de terrain. Ensuite, l'analyse dynamique sur des modèles de pente pour différentes magnitudes a été effectuée et une rupture de pente basée sur le déplacement a été créée pour évaluer la stabilité de la pente du site de Las Colinas au Salvador. Les résultats numériques ont clairement montré que les effets de site peuvent avoir induit d'importantes amplifications du mouvement du sol qui ont contribué à déclencher des glissements de terrain. / In this research work, numerical simulations using the finite difference FLAC software (Itasca) were first conducted with a homogeneous linear elastic slope model in order to characterize the acceleration amplification along the slope surface and behind the slope crest, and then to evaluate the topographic effect on the acceleration amplification. The interaction between the frequency of the seismic input motion applied at the base of the model with the slope angle and height has been deeply investigated. It was found that significant changes in the acceleration amplification factor result from variations in the slope angle and height as well as the signal frequency and duration. In addition, it has been shown that the ground motion amplification due to slope topography result from complex coupling effects between the input waves and the reflected waves on the topographic features and is highly controlled by the ratio between the wavelength of the input signal and the slope height.Numerical simulations are based on geotechnical investigations and geotechnical modeling, and it is necessary to validate the results through comparisons between modeling results and field observations. Frequency domain analysis such as spectral density and frequency response are an effective way to understand process characteristics and the various phenomena that cannot be explained in the time domain. For this purpose, a case study at Xishan Park ridge in Zigong in China has been studied. Site amplifications associated with the ground motion produced by the 2008 Wenchuan earthquake have been evaluated using the Standard Spectral Ratio (SSR) technique and root-mean-square acceleration (arms) method in time domain. 2D numerical analysis using finite difference method using the FLAC software (Itasca) has been then performed and results have been compared with monitoring data. The “simulated” peaks of the spectral amplifications are always lower than those derived from the field records. The strong attenuation of input motion at high frequencies highlights the shortcoming that a signal damping ratio does not adequately represent the energy dissipation in numerical simulations. Significant amplifications occurred at high frequencies (>10 Hz) and are considered to result from local specific conditions such as rock fracturing and ridge steps; thus they do not necessarily occur at the top of the hill. Finally, parametric studies were performed with elastic models in terms of various 2D slope geometries and geological layers to characterize the ground motion amplifications. The purpose of the parametric analysis is to understand the role of the geological layer, slope angle and slope height on the ground motion amplification, and thus to estimate if site amplifications could be responsible for the triggering of landslide. Then, the dynamic analysis on the slope model for different seismic magnitudes was performed and a slope failure based on displacement was created to evaluate the Las Colinas slope stability in Salvador. The numerical results clearly showed that site effects can have induced significant ground motion amplifications that contributed to trigger landslides.

En cas d’alerte aux inondations, l'information en temps réel et sa diffusion à un large public sont des éléments cruciaux pour limiter les comportements à risque, détecter les premiers dégâts ou préparer les acteurs locaux à gérer la crise. Face à ces enjeux, les technologies smartphones apparaissent, deplus en plus, comme des solutions logicielles et matérielles qui pourraient compléter de façon positiveles dispositifs d’alerte institutionnels, notamment grâce à la dynamique des contenus partagés et auxnombreuses interactions dont ils sont le support. Alors que plusieurs pays (États-Unis, Norvège, Pays-Bas, Suède, Philippines) utilisent déjà de tels outils, et même si le Ministère de l'Intérieur a lancé uneapplication urgentiste (SAIP) le 8 juin 2016, la population et les services de l’État semblent beaucoupplus réticents en France. La défense de la propriété individuelle, le manque de crédit attribué auxmessages postés et les verrous technologiques sont les principaux facteurs de blocage avancés. Aprèsavoir mené une enquête dans plusieurs communes rurales des départements du Var et du Vaucluse(qui confirme la méconnaissance des applications déjà existantes alors que les besoins sont bien réelsface aux crues rapides), une nouvelle application a été développée (Al’in). Le prototype créé vise àréduire les écarts entre une approche étatique descendante (top-down), qui positionne et impose l’Étatcomme le seul lanceur d’alerte, et une initiative citoyenne (approche « Bottom-Up »), qui érigel’individu au rang de « citoyen capteur », à la fois capable de remonter ou de diffuser une alerte àtravers l’usage de son smartphone. Répondre à ce défi ne s’avère toutefois pas si simple au regard descontraintes juridiques et techniques préexistantes en France. / The information given on flash floods in real time should undoubtedly answers to the citizens needs aswell as to the politic and the safety services. Face to such objective, Smartphone could positivelycomplete the official institutional systems, especially thanks to the dynamic and nature of postedmessages, and to the social interactions they support. This study questions the opportunity ofdeveloping a proactive and innovative alert system using the Smartphone technologies to face therisks due to flash flood hazards. A first study focuses on several alert systems existing actually inFrance but we quickly aim at identifying limits (legal rules, technologies and scientific problems) andchallenges usefulness and opportunities in the numeric sphere) of our objective in general manner.Finally, a local study in Var and Vaucluse permits us to see if population and local stakeholdersshould be interested (or not) by a smartphone application. The proposed solution tries to achieve amajor challenge: reducing the gap between a state approach (top-down), which positions and imposedthe state as the main official alert source, and the citizen action (bottom-up) which establishes theindividual as “Citizen sensor” (both in go up or disseminate information) through the use of issmartphone. Meeting this challenge is indispensable if we hope effectively minimizing material andhuman damages especially when high temporal acuity phenomena such as flash floods happen.

Cette étude s’intéresse à la modélisation du comportement thermoviscoplastique ainsi qu’à la rupture d’un acier de construction « S355NL » et d’un acier à blindage naval. Une campagne expérimentale a permis d’observer la réponse mécanique de ces matériaux sur une large gamme de condition de sollicitation, notamment leurs sensibilités à la vitesse de déformation ( de 〖10〗^(-3) à ~〖10〗^4 s^(-1)) et à la température (de -100 à 200 °C). Ces résultats ont été exploités lors de l’identification de lois de comportement permettant de représenter précisément le comportement mécanique de ces matériaux. Afin d’améliorer la description de la sensibilité à la vitesse de déformation, un nouvelle approche a également été développée. Une fois ces lois déterminées, elles ont été utilisées dans des simulations numériques modélisant l’impact d’un projectile sur ces aciers. Les résultats obtenus ont été comparés avec les essais expérimentaux correspondant afin d’estimer la fiabilité des données et des hypothèses utilisées lors des simulations. / The present study deals with the modelling of the thermo-viscoplastic behaviour and the failure of a structural steel “S355NL” and a naval armour steel. An experimental campaign have been performed to observe the mechanical response of these material over a wide range of conditions, especially their sensitivities to the strain rate (from 〖10〗^(-3) to ~〖10〗^4 s^(-1)) and to the temperature (from -100 to 200 °C). The obtained results have been used to identify the parameters of several constitutive relations. A new approach have been developed to improve the description of the strain rate sensitivity. These relations have been implemented in numerical simulation to model the impact of a projectile on these steels. The obtained results have been compared with corresponding experimental tests in order to assess the reliability of the data and the hypothesis used in the simulations.

La mutation technologique du transport en général et aéronautique en particulier, engagée au niveau européen, conduit à une évolution vers des avions plus économiques et moins consommateurs de carburant. Ceci impacte fortement les systèmes de conditionnement d’air par une électrification partielle ne nécessitant plus de prélèvement d’air sur les réacteurs. Il est alors nécessaire d’assurer une large plage de débit à travers la turbine, élément de la turbomachine constituant le cœur du « pack » de conditionnement d’air, tout en fournissant le maximum de puissance possible sur l’ensemble de la plage. L’étage turbine classique ne peut pas assurer la plage de débit spécifiée. Il est donc remplacé par un étage turbine à section d’injection variable. Cet étage turbine doit fonctionner depuis la phase de maintenance au sol (faible débit, fort taux de détente) jusqu'en phase de croisière (fort débit, faible taux de détente), tout en assurant également son rôle sur les autres phases de vol et multiples cas de panne. La problématique est alors de concevoir une turbine dont la géométrie varie en fonctionnement et qui présente de très bons rendements sur une large plage de débit. Il est ainsi primordial de comprendre au préalable la complexité des écoulements pour ce type de géométrie, et comment le dispositif assurant la variation de section va influencer la topologie de l’écoulement dans l’étage turbine. En particulier, la présence de jeux dans les parties statiques de l’étage introduit une perturbation tourbillonnaire en amont du rotor. L’impact de cette perturbation sur l’écoulement principal, son interaction avec les écoulements secondaires, doit être détaillé. L’influence de la localisation de cette perturbation, de son intensité, doit être analysée, dans un contexte rendu très complexe par la variabilité de la géométrie. La compréhension des phénomènes mis en jeu responsables de la variation des performances dans l’étage turbine, permettra de définir une stratégie de dimensionnement à adopter. L’amélioration des performances de la turbine permettra ainsi de limiter la puissance demandée sur le moteur électrique afin de limiter la masse embarquée et donc la consommation de carburant. La méthodologie retenue pour aborder cette problématique, se décline en quatre volets. Un premier volet bibliographique pour s’approprier les phénomènes physiques liés à l’écoulement dans une turbine à géométrie variable et faire un état de l’art des solutions techniques existantes de géométrie variable des distributeurs de turbines centripètes. Un volet numérique dont l’objectif sera double. D'une part, de proposer une méthodologie de calcul robuste de prévision des performances et, d’autre part, de discriminer différentes options de dimensionnement dont la pertinence doit être démontrée sur l’ensemble de sa plage d’opérabilité. Un volet expérimental représentant la part principale de la thèse, consistera à mettre en place un module spécifique pour réaliser et analyser les essais pour des points de spécification représentatifs du fonctionnement de la turbine sur avion. Cela permettra de fournir une base de données d’analyse et de validation, et de quantifier les effets d’intégration. Ces études numérique et expérimentale seront conduites conjointement, afin que l’analyse de l‘écoulement profite de la complémentarité des deux approches. La dernière étape de cette étude a pour but la restitution des résultats obtenus et le savoir-faire vers l’industrie tant du point de vue de la prédiction des performances que de la méthodologie de dimensionnement des turbines à géométrie variable. / The technological mutation of transport in general and aeronautics in particular, engaged to the European level, leads to an evolution of more economical and fuel-efficient aircrafts. It strongly impacts the environmental control systems by a partial electrification which does not need an air bleeding on the engine anymore. Then it is necessary to insure a large output range through the turbine, element of the turbomachine which forms the heart of the air conditioning « pack », while providing the maximum amount of possible power on the whole range. The classical turbine stage cannot insure the specified output range. Then it is replaced by a variable geometry radial inflow turbine. This turbine stage has to function from the maintenance phase on the ground (weak output, strong expansion ratio) to the en route phase (strong output, weak expansion ratio). It also has to guarantee its role during the others phases of flight and in case of multiple failures power. So the problematic is to design a turbine such that its geometry varies in operation and adapt itself to the changing operating with the best possible efficiency on the widest possible range. Thus it is primordial to understand beforehand the complexity of flows for this kind of geometry, and how the variable geometry device affects the flow topology in the turbine stage. In particular, the presence of clearances in the static parts of the stage creates a vortex perturbation upstream from the rotor. The impact of this perturbation on the main flow, its interaction with secondary flows, must be detailed. The influence of the perturbation localisation, its intensity, must be analysed, in the complex variable geometry context. The understanding of phenomenon involved and responsible for the downgrade of performance in the turbine stage, will allow defining a specific strategy of design. The improvement of performance for the turbine will enable to restrict the required power on the electrical engine for limiting the on board weight, and then the fuel consumption. The selected methodology to broach this problematic, is divided into four parts. Firstly, a bibliographic part in order to appropriate physics phenomenon related to the flow in a variable geometry turbine will be conducted, together with a state of art about the different existing technological solutions. Secondly, some numerical simulations will be set to propose a methodology of robust calculations for performance prediction and, to discriminate different design options. The third step consists in an experimental phase representing the main work of the thesis. It will consist in the definition of a specific module instrumented for tests representative of the turbine on aircraft functioning. It will provide a database for analysing the flow and validating the numerical simulations, and to quantify the effects of integration. These numerical and experimental studies will be led jointly, such that the general analysis takes advantage of complementarity of both approaches. The last step of this study aims at conditioning the results achieved and the know-how for industrial application.