modélisation du transport réactif

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Modélisation multi-échelles du transport réactif des nanoparticules dans l’environnement

Modélisation multi-échelles du transport réactif des nanoparticules dans l’environnement

Chapitre V : Conclusion générale Ce travail de thèse s’est focalisé sur la compréhension des mécanismes de transport réactif des nanoparticules dans un milieu poreux saturé en eau. L’objectif général était de répondre à certaines questions autour de la possibilité d’extrapolation des théories classiques (ex. théorie DLVO, CFT), développées pour l’étude de transport-réactif des particules colloïdales, sur la gamme des particules nanométriques. Ces deux théories sont basées sur plusieurs hypothèses et approches théoriques et leur mode de couplage diffère d’un auteur à autre. Pour réduire l’écart entre les résultats de la prédiction faite à l’aide de ces théories et les résultats de l’expérimentation, la majorité des études faites dans ce domaine propose des versions améliorées de ces théories comme la théorie XDLVO ou des cinétiques non-linéaires pour la CFT. D’autres études proposent de remplacer complètement ces théories par d’autres comme la théorie Brønsted ou celle de Maxwell notamment pour les interactions. Nous pensons que l’affinage des hypothèses faites dans ces théories, peut améliorer notre compréhension de ces processus même si ces améliorations ne permettront sans doute pas de réduire l’écart ou le désaccord entre la théorie et l’expérimentation. En effet, la question fondamentale ne concerne pas la capacité de ces théories à décrire le transfert réactif des nanoparticules (NPs) mais la manière de procéder pour assurer la cohérence globale des couplages entre les différents processus. Le cœur du problème est ainsi lié la prise en compte des actions combinées (coopératifs ou concurrents) de plusieurs processus (agrégation – dépôt – transport) qui possèdent différentes échelles propres d’espace et de temps, et qui se manifestent à l’échelle macroscopique. Pour simplifier l’étude et la modélisation de ce problème, nous avons décrit chaque processus séparément à son échelle propre, ensuite, nous avons tenté le couplage de ces processus. Il est à noter que notre étude est faite sur deux échelles de taille (microscopique et mésoscopique).
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Modélisation du transport réactif dans les eaux souterraines : généralisation des méthodes ELLAM : (Eulerian-Lagrangian Localized Adjoint Method)

Modélisation du transport réactif dans les eaux souterraines : généralisation des méthodes ELLAM : (Eulerian-Lagrangian Localized Adjoint Method)

Pour la résolution du problème de transport, des difficultés numériques peuvent apparaître en présence de fronts de concentration raides. Les méthodes eulériennes classiques imposent alors des contraintes de discrétisations spatiale et temporelle pouvant conduire à des temps de calcul prohibitifs. Les méthodes lagrangiennes constituent une classe de méthode alternative mais le mode de traitement du terme de dispersion rend difficile le couplage de ces méthodes avec d’autres processus. La combinaison du schéma lagrangien et du schéma eulérien avec les méthodes ELM permet de s’affranchir des contraintes de discrétisation imposées par les méthodes eulériennes. Cependant, il est connu que les méthodes ELM ne conservent pas la masse et ne peuvent traiter correctement toutes les conditions aux limites. La méthode ELLAM [Celia et al., 1990a] est une amélioration des méthodes ELM car, par sa formulation, la masse est naturellement conservée et toutes les conditions aux limites peuvent être traitées de manière rigoureuse. Avec la formulation standard, la méthode ELLAM peut être sujette à des oscillations non physiques et/ou de la diffusion numérique lorsque l’on utilise plusieurs pas de temps.
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Modélisation du transport réactif dans les milieux poreux hétérogènes. Application aux processus d'adsorption cinétique non linéaire

Modélisation du transport réactif dans les milieux poreux hétérogènes. Application aux processus d'adsorption cinétique non linéaire

Au fur et à mesure que l’eau migre à travers le milieu, les solutés qu'elle transporte sont soumis à un certain nombre de processus : processus de transport, réactions chimiques en phase liquide, interactions avec la matrice solide ou avec des êtres vivants. Le transport de masse en milieux poreux est ainsi influencé par une grande variété de processus physiques, chimiques, voire biologiques, complexes et interdépendants. La prédiction du comportement d'un panache de contaminants dans le temps et l'espace est obtenue en résolvant l'équation de conservation de la masse complétée de conditions initiales et aux limites. Initialement, le modèle utilisé pour décrire le transport des contaminants dans les milieux poreux était basé sur les hypothèses suivantes : le milieu était considéré comme homogène et les réactions chimiques essentiellement instantanées et linéaires (Brusseau 1994). Un transport qui suit ces hypothèses est considéré comme idéal. En pratique, le modèle idéal ne donne pas de résultats satisfaisants : les contaminants arrivent souvent plus tôt que prévu et montrent des courbes de temps d'arrivée non symétriques avec de longues queues de restitution. D'une part, dans les milieux souterrains l'eau s'écoule au sein de formations géologiques poreuses caractérisées par une forte hétérogénéité. L'hétérogénéité physique entraîne localement une large distribution des vitesses et globalement une grande dispersion des temps de transferts et des positions des contaminants dans le milieu. D'autre part les processus chimiques sont rarement instantanés et linéaires. Dans cette étude, nous nous sommes focalisés sur les processus de sorption car ce sont des processus majeurs dans les eaux souterraines, fréquemment cités et discutés dans les études de terrain qui, de surcroît affectent le transport des métaux lourds et de nombreux composés organiques tels que les pesticides (Fetter 1993). Les processus de sorption mettent en jeu un certain nombre de phénomènes qui peuvent altérer la distribution des contaminants entre la phase minérale et la phase fluide. Il a été montré que ces processus sont le plus souvent non linéaires et/ou cinétiquement contrôlés. La non linéarité comme la cinétique peuvent également être à l'origine de la non idéalité observée sur le terrain. La question centrale de ce travail de thèse est l'impact du couplage hétérogénéité physique du milieu - réactivité chimique sur le transport de solutés soumis à des processus de sorption dans les nappes d'eau souterraines. L'objectif est la détermination des lois macroscopiques du transport réactif. Du fait de l'hétérogénéité du milieu, de la cinétique et de la non linéarité de la réaction, l'équation gouvernant le transport de contaminant ne peut pas être résolue analytiquement. C'est pourquoi nous avons abordé ce problème par des approches de modélisations.
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Modélisation par transport réactif des résines échangeuses d'ions utilisées dans les réacteurs à eau sous pression

Modélisation par transport réactif des résines échangeuses d'ions utilisées dans les réacteurs à eau sous pression

4.1 Formalismes de résolution du problème couplé chimie-transport La méthode des composants principaux, exposée au paragraphe 2.3.2 , permet de réduire le nombre d’équations et est généralement retenue pour les problèmes de transport réactif, mais plusieurs approches permettent de résoudre le système d’équations non linéaires qui en résulte. Il est possible d’attaquer le problème de front, en considérant simultanément le transport et la chimie, ce qui constitue l’approche globale implicite. Il s’agit alors de trouver la solution d’un système d’équations non linéaires avec pour inconnues les concentrations des composants principaux dans les différents volumes de contrôle. Pour un problème où les composants principaux sont nombreux et la discrétisation fine, cela correspond à un système de grande dimension, qui semblait il y a quelques années hors de portée des capacités de calcul ( YEH et TRIPATHI , 1989 ), mais pose désormais moins de difficultés. D’un autre côté, il est possible de tirer profit de la différence de nature des équations de chimie qui sont non linéaires alors que celles de transport le sont. L’ap- proche de séparation des opérateurs de chimie et de transport consiste à résoudre séparément de nombreux sous-problèmes de chimie à partir d’une estimation du transport, ainsi que le transport à partir d’une estimation de la chimie. Cependant, cette séparation des opérateurs introduit une erreur dans le résultat ( CARRAYROU et collab. , 2004 ). L’amplitude de cette erreur dépend du pas de temps et de la vitesse de variation des différentes concentrations. En choisissant un pas de temps suffisamment petit, l’erreur est donc faible et peut être acceptée. L’approche séquentielle non itérative consiste ainsi, pour un pas de temps donné, à un calcul de chimie dans chaque volume et un calcul de transport global. Il est également possible d’améliorer la solution en recommençant plusieurs fois les calculs de chimie et de transport pour un même pas de temps, ce qui constitue l’approche séquentielle itérative.
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Modélisation multi-échelles des mécanismes de transport réactif. Impact sur les propriétés pétrophysiques des roches lors du stockage du CO2.

Modélisation multi-échelles des mécanismes de transport réactif. Impact sur les propriétés pétrophysiques des roches lors du stockage du CO2.

(Received 1 October 2012; published 15 February 2013) Accurate determination of three macroscopic parameters governing reactive transport in porous media, namely, the apparent solute velocity, the dispersion, and the apparent reaction rate, is of key importance for predicting solute migration through reservoir aquifers. Two methods are proposed to calculate these parameters as functions of the P´eclet and the P´eclet-Dahmk¨ohler numbers. In the first method called the pore-scale model (PSM), the porous medium is discretized by the level set method; the Stokes and convection-diffusion equations with reaction at the wall are solved by a finite-difference scheme. In the second method, called the pore-network model (PNM), the void space of the porous medium is represented by an idealized geometry of pore bodies joined by pore throats; the flow field is computed by solving Kirchhoff’s laws and transport calculations are performed in the asymptotic regime where the solute concentration undergoes an exponential evolution with time. Two synthetic geometries of porous media are addressed by using both numerical codes. The first geometry is constructed in order to validate the hypotheses implemented in PNM. PSM is also used for a better understanding of the various reaction patterns observed in the asymptotic regime. Despite the PNM approximations, a very good agreement between the models is obtained, which shows that PNM is an accurate description of reactive transport. PNM, which can address much larger pore volumes than PSM, is used to evaluate the influence of the concentration distribution on macroscopic properties of a large irregular network reconstructed from microtomography images. The role of the dimensionless numbers and of the location and size of the largest pore bodies is highlighted.
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Sorption et transport réactif d'ions dans des monolithes de silice fonctionnalisés aux hexacyanoferrates pour le traitement d'effluents radioactifs

Sorption et transport réactif d'ions dans des monolithes de silice fonctionnalisés aux hexacyanoferrates pour le traitement d'effluents radioactifs

Une autre perspective porte sur la modélisation avec HYTEC, où il serait possible de complexifier la structure du modèle, tout en gardant un maillage gérable. Plusieurs modification peuvent être envisagées dans cette optique. Tout d’abord en jouant sur des variations de distribution de tailles, permettant d’obtenir une certaine hétérogénéité plus représentative du monolithe, en modélisant par exemple une dizaine de canaux avec une distribution statistique des tailles de pores et de longueurs de diffusions dans le squelette, ou encore des agrégats d’épaisseurs variables, en remplacement de la zone continue d’épaisseur homogène. Les modélisations des cinétiques pourraient aussi faire intervenir différentes tailles de particules de silice. L’existence d'une advection partielle dans le squelette pourrait être considérée, même s’il sera complexe de confirmer ou d’infirmer expérimentalement cette hypothèse. La chimie prise en compte dans le modèle pourrait aisément être complexifiée en incluant dans les bases de données d’autres sorbants minéraux tels que les zéolites. HYTEC pourrait modéliser un matériau composé de plusieurs sorbants, tel qu’un monolithe couplant les zéolites et les HCF comme échangeurs d’ions, et faisant également intervenir les mécanismes de coprécipitation.
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Modélisation et caractérisation expérimentale du transport de chaleur en milieu fracturé

Modélisation et caractérisation expérimentale du transport de chaleur en milieu fracturé

Le transport de chaleur en milieu poreux homogène a été étudié depuis plusieurs décennies afin d'optimiser l'extraction et le stockage de chaleur dans les aquifères (Bodvarsson, 1972; Sauty et al., 1982b). Il existe maintenant de nombreux modèles numériques et analytiques, permettant de prédire et d'optimiser l'extraction ou le stockage de chaleur en fonction des paramètres hydrodynamiques et thermiques du milieu poreux (Banks, 2009; Bayer et al., 2014). Des méthodes in situ ont aussi été développées pour prédire le comportement thermique de ces systèmes et déterminer les paramètres thermiques du milieu. Les tests de réponse thermique sont par exemple très utilisés pour déterminer la capacité d'échange thermique par conduction des sondes géothermiques. Ils consistent à perturber la température initiale du milieu en faisant circuler de l'eau chaude dans une sonde. La variation de température mesurée entre l'entrée et la sortie permet de caractériser l'échange thermique entre le fluide caloporteur et le milieu et de déterminer les paramètres thermiques du milieu (Raymond et al., 2011). Pour prédire le transport thermique dans un doublet géothermique, des tests de traçage de soluté peuvent être réalisés. Les études théoriques du transport thermique en milieu poreux ont montré que lors de l'injection d'eau chaude ou froide dans un aquifère, le front thermique est retardé par rapport au flux du fait de la diffusion thermique dans les grains (Bodvarsson, 1972). Ce retard, appelé retard thermique, a été déterminé analytiquement en fonction des paramètres thermiques du milieu considérant que, en milieu poreux, il y a localement un équilibre thermodynamique entre le fluide et la roche pour les faibles vitesses de circulation. La connaissance de ce retard permet ainsi de prédire les temps de transit thermiques, dans les doublets géothermiques par exemple, à partir de tests de traçages avec un soluté très peu diffusif dans l'eau et non réactif (Shook, 2001).
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Transport d'un polluant dans des sables argileux : écoulement réactif en milieu poreux saturé et écoulement non-saturé

Transport d'un polluant dans des sables argileux : écoulement réactif en milieu poreux saturé et écoulement non-saturé

Dans un matériau passif, c’est-à-dire sans échanges aux interfaces, saturé par une seule phase f uide, le transport de masse, de quantité de mouvement et d’énergie sont étudiés de- puis de nombreuses décennies. Les modèles dits à « équilibre local » furent élaborés dans un premier temps, supposant ainsi une quasi-uniformité à l’échelle du pore. Pour un problème de transfert thermique, cela signif e que les températures du liquide et du solide sont très proches. Cette situation est rencontrée lorsque le f uide s’écoule lentement et que la différence de dif- fusivité entre les deux phases est peu marquée. Lorsque cette hypothèse n’est plus valide les choses se compliquent, la température varie signif cativement à l’échelle du pore. Des modèles à « non-équilibre local » furent introduits pour représenter ces disparités. Pour le transport d’un soluté, l’hypothèse d’équilibre local devient improbable en présence d’une convection forte, d’une réaction chimique importante ou encore en présence de plusieurs phases f uides. Ces phénomènes apparaissent dans de nombreuses applications et font l’objet de recherches. Les voies de modélisation sont variées : certaines prennent en compte des effets statistiques, d’autres au contraire reposent sur une vision déterministe des phénomènes à l’échelle du pore. Ces modélisations mathématiques peuvent être très complexes, néanmoins, à ce jour, aucune ne peut prétendre prédire le devenir d’un soluté dans un milieu réactif non-saturé. Une paramé- trisation par l’expérience est toujours nécessaire ; l’existence d’un jeu de paramètres permettant de retrouver le résultat d’une expérimentation est un premier pas. Mais se pose alors la ques- tion du caractère intrinsèque de ces paramètres. Dans quelle mesure ces paramètres peuvent-ils être utilisés pour modéliser une autre expérience sur le même milieu ou, tout simplement, pour prédire le comportement à long terme à partir de mesures effectuées sur des temps courts ? C’est sur ce point que doit être jugé un modèle et non sur sa capacité à reproduire f dèlement une expérience.
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Microbiogéochimie, transfert réactif et impact des micropolluants dans les sols. Approche couplée multi-échelles et modélisation.

Microbiogéochimie, transfert réactif et impact des micropolluants dans les sols. Approche couplée multi-échelles et modélisation.

combinée de spectroscopie X et de chimie de solution. Ainsi nous avons contribué à la validation d’un modèle universel de réactivité de surface bactérienne aux micropolluants, notamment métalliques, basé sur la prise en compte de groupements réactifs déjà connus, phosphoesters, carboxyles, ou nouvellement identifiés, sulfhydriles, par une approche d’absorption X et de modélisation thermodynamique. Ce modèle reste toutefois peu satisfaisant pour les structures biologiques complexes telles que les biofilms, qui présentent une réactivité largement sous-estimée en raison de la mise en jeu de substances polymériques extracellulaires (EPS) complexes, particulièrement abondantes dans ces structures. Ce volet constitue une de mes principales perspectives de recherche. Dans la seconde partie de ce mémoire, des approches en conditions statiques et dynamiques et mono et multi-pollutions ont permis d’évaluer la biodégradabilité et la biotransformation de contaminants traces en sols naturels. Leur impact sur le compartiment microbien a été évalué par des méthodes d’écotoxicologie classique (bio-indicateurs, marqueurs microbiologiques globaux) et par des méthodes plus innovantes (biocapteurs, biodiversité) permettant la mise en évidence du contrôle de la toxicité des contaminants par leur biodisponibilité, elle-même largement contrôlée par leur spéciation chimique, leur réactivité et leur diffusion au contact des cellules bactériennes (accessibilité). Ces études ont contribué à montrer le rôle important (prépondérant sous certaines conditions) des microorganismes dans la rétention et dans le transport des micropolluants dans les sols, phénomènes qui ont longtemps été négligés et restent encore aujourd’hui difficiles à évaluer in situ. Cela a constitué la dernière partie de ce travail qui présente une approche de dynamique des systèmes en colonnes de sols, permettant d’identifier et modéliser les conditions biogéochimiques impliquées dans le transfert réactif des polluants dans la zone non saturée des sols. Nous avons ainsi caractérisé les principaux facteurs biotiques et abiotiques contrôlant la mobilité des polluants et des bactéries dans les sols et développé une modélisation intégrant ces facteurs dominants. En plus d’être rapidement mobilisées dans les sols, certaines cellules bactériennes peuvent, sous certaines conditions, accélérer fortement le transport de polluants, comme nous avons pu le montrer avec le pentachlorophénol ou avec le Zn, le Cd ou le Cu et le prédire par une modélisation couplée hydrodynamique et géochimique.
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Formulation généralisée du transport réactif pour les modèles de réseaux de pores saturés en eau

Formulation généralisée du transport réactif pour les modèles de réseaux de pores saturés en eau

135 processus de transport réactif. Tout d’abord il est curieux de pouvoir considérer des expressions des vitesses de réaction différentes dans les pores et dans les liens, car celles-ci émanent du même processus réactif à l’échelle microscopique. Donc forcément cette différentiation provient d’un procédé de moyennisation et/ou d’approximation qui permet de réécrire le terme réactif dans les liens en tenant compte du régime et des paramètres de transport (les temps de dispersion, de convection et de relaxation). Notamment l’hypothèse de non réaction dans les liens est le cas idéal de celle supposant que la vitesse de réaction y est négligeable devant la vitesse de transit des espèces dans les liens : c'est-à-dire que le nombre de Damköhler associé à chacune de ces réactions vérifie ≪ 1. Sa validité dépend de l’écoulement, de la géométrie des liens et des espèces considérées à travers le flux convectif, le flux dispersif et les vitesses de réactions : on remarque que plus la longueur des liens est petite plus la vitesse de transit est grande impliquant que cette hypothèse devient de plus en plus pertinente. Cette forte dépendance à ces quantités qui sont des entrées du modèle est un inconvénient, mais on n’est pas capable pour le moment de remplacer cette hypothèse par une autre rendant le modèle plus général. En attendant, on peut toujours examiner les implications, en termes de modèle, de sa supposition. En effet le fait qu’il ne peut y avoir de réaction au sein des liens entraîne que ces derniers propagent uniquement la masse dans le réseau tandis que les pores jouent le rôle de réacteurs chimiques ; ainsi le couplage des processus de transport et de réaction est assurer par l’agencement topologique des éléments du réseau. Quelque part, on observe un changement de point de vu permettant de voir le transport réactif comme un processus géométrique défini par la topologie du réseau. Cette dernière analyse conclue ce paragraphe concernant la détermination des hypothèses sur le modèle de réaction permettant d’adapter au transport réactif, modélisé à l’échelle microscopique par (6.30), les étapes de modélisation du transport développées au chapitre 5.
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Etude du transport réactif de Sr et Cs dans un sédiment gréso- argileux carbonaté du site de Cadarache

Etude du transport réactif de Sr et Cs dans un sédiment gréso- argileux carbonaté du site de Cadarache

Par ailleurs, nous avons également pu mettre en évidence à plusieurs reprises au cours de ce chapitre que les coefficients de sélectivité sur les minéraux purs pouvaient être différents selon qu’ils étaient acquis en milieu sodique ou calcique. De plus, nous avons pu voir qu’il était difficile d’obtenir une valeur unique de concentration des sites de forte affinité pour un même minéral. La concentration semble effectivement varier selon l’élément avec lequel on la détermine ou bien la nature de l'électrolyte. Il est possible que certaines différences entre les différents auteurs soient dues à la variabilité des matériaux d’origine, leur conditionnement, ou leur granulométrie qui favorise ou non ce type de sites. Cependant, des différences de concentration de sites de forte affinité ont été observées par un même auteur sur un même minéral (Missana et al. (2014b)). Des arrangements de particules différents en fonction du cation compétiteur (Meunier (2003)) pourrait être à l’origine de telles différences. Des différences d’accessibilité à ce type de site en fonction du cation en concentration trace pourrait également être une piste d’explication. Si les coefficients de sélectivité s’avèrent réellement différents selon le milieu, ceci pourrait poser problème lors de la modélisation de la rétention avec plusieurs cations compétiteurs en concentration équivalente. Cependant, il semble que ces différences restent moindres dans un mélange de minéraux.
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Modèles couplés en milieux poreux : transport réactif et fractures

Modèles couplés en milieux poreux : transport réactif et fractures

Il reste à pré iser la relation entre a tivité et on entration. Il s'agit là d'un pro- blème de modélisation relativement déli at, et pour lequel il n'existe pas de onsen- sus dans la ommunauté des himistes. Pour une solution idéale, 'est-à-dire dans la limite d'une dilution innie (en pratique, lorsque les on entrations sont faibles

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Modélisation à haute résolution du transport de polluants à longue distance

Modélisation à haute résolution du transport de polluants à longue distance

dans le cas de PERTRAS, permettrait de focaliser les moyens mis à dispo- sition pour l’expérience sur les vols d’échantillonnage. Le panache artificiel pourrait alors être observé plusieurs fois durant son transport, afin d’obser- ver l’évolution des concentrations en son sein. Étant donné la variabilité des concentrations en traceur simulées le long du vol dans le chapitre 5, il serait utile de disposer de mesures de traceur à une résolution de 30 secondes, voire 15 secondes si possible, de façon à observer les gradients de concentrations dans le panache. Pour cela, il serait utile d’utiliser un système d’échantillon- nage mesurant directement les concentrations en traceur, au lieu de prélever des échantillons, dont le nombre est limité, à analyser en laboratoire comme dans le cas de PERTRAS. Enfin, les vols d’échantillonnage doivent être pla- nifiés en prenant en compte l’incertitude sur la position du panache prévue ; pour cela, pratiquer une série de profils parallèles permettrait de “quadriller” l’espace tout en étant insensible aux erreurs sur l’altitude du panache. Il fau- drait de plus idéalement faire deux vols d’échantillonnage en même temps (bien que cela demande de disposer de deux appareils de prélèvement) afin d’obtenir la plus grande densité d’observations possible.
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Modélisation âge-période-cohorte-caractéristiques de la demande de transport

Modélisation âge-période-cohorte-caractéristiques de la demande de transport

La pertinence de la modélisation Âge-Période-Cohorte pour l’identification des tendances lourdes et émergentes a été démontrée puisque certaines tendances documentées dans la littérature ont été facilement détectées. Ainsi, la tendance lourde de motorisation croissante est identifiée grâce aux effets de période estimés par le modèle de la probabilité d’être auto-suffisant. Le phénomène émergent entourant la pratique des parents à reconduire leurs enfants à l’école a également été repéré, cette fois grâce aux coefficients des cohortes estimés par le modèle de la probabilité qu’un déplacement études soit effectué en auto. Enfin, le regain d’intérêt pour le transport en commun formulé dans la littérature serait plus particulièrement observable chez les cohortes les plus récentes (1978 à 1998) selon les coefficients estimés par le modèle de la probabilité qu’un déplacement travail soit effectué en TC. La modélisation Âge-Période-Cohorte a également permis de remarquer un point d’inflexion pour la période 1998, récurrent dans la plupart des modèles (taux de mobilité, nombre moyen de chaînes de déplacements quotidiennes, probabilité qu’un déplacement études soit effectué en auto et probabilité qu’un déplacement travail soit effectué en TC), ce qui permet d’affirmer que la modélisation Âge-Période-Cohorte permet de plus facilement départager les tendances de l’adaptation momentanée à un évènement d’une durée limité.
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Modélisation du transport d'eau et du changement de volume dans les neurones et les astrocytes

Modélisation du transport d'eau et du changement de volume dans les neurones et les astrocytes

Conclusion Soucieux de comprendre le processus de changement constant du volume d’une cellule dans le corps humain ainsi que l’impact que cela pourrait avoir sur la santé lors d’une mauvaise régulation dudit volume, nous nous sommes intéressés aux astrocytes qui sont directement liés au cerveau et dont le dysfonctionnement pourrait être la cause de plusieurs maladies mentales telles que le gonflement des cellules cytotoniques [ 11 ], l’alzeihmer, la schizophrénie, la bipolarité et même la dépression [ 27 ]. Nous avons parcouru les différents aspects de la chose, allant de la physique et de la biologie, passant par les mathématiques , et nous avons atteri sur du numérique (simulation) afin de permettre une bonne compréhension notre travail. En effet, le but de notre étude était de modéliser le volume d’eau dans un astrocyte. Cette dernière étant une cellule assez petite et dont l’obtention des données fiables pour l’étude nécessitait l’apport de la microscopie digitale holographique, nous avons commencé par ex- pliquer en quoi consistait la DHM et tout en précisant son principe de fonctionnement. La DHM apparaît donc comme est un outil précieux et indispensable pour notre travail et dont les données assez précises ont été utilisées dans la modélisation numérique afin de rendre notre modèle plus réaliste.
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Modélisation du transport des nappes d'hydrocarbures en zone continentale et estuarienne

Modélisation du transport des nappes d'hydrocarbures en zone continentale et estuarienne

Summary Numerical modelling of oil spill drifts in continental and estuarine waters The application of the European Water Framework Directive on water quality for human consumption and industrial activities creates a need for water quality assessment and mo- nitoring systems. The MIGR’HYCAR research project ( http://www.migrhycar.com ) was initiated to provide decisional tools for risks connected to oil spills in continental waters (rivers, lakes and estuaries), which represent more than 50% of accidental spills in France. Within the framework of this project, a new numerical oil spill model has been developed, as part of the TELEMAC hydro-informatics system ( http://www.opentelemac.org ), by com- bining Lagrangian and Eulerian methods. The Lagrangian model describes the transport of an oil spill near the free surface. The oil spill model enables to simulate the main processes driving oil plumes : advection, diffusion, oil beaching, oil re-floating, evaporation, dissolution, spreading and volatilization. Though generally considered as a minor process, dissolution is important from the point of view of toxicity. To model dissolved oil in water, an Eulerian advection-diffusion model is used. The fraction of dissolved oil is represented by a passive tracer. This approach is able to follow dissolved hydrocarbons in the water column. Labo- ratory experiments were conducted to characterise the numerous kinetics of the processes listed above. In addition, meso-scale dynamic experiments in artificial channels and test cases derived from the literature are used to validate the numerical model.
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Modélisation de l'interdépendance entre modes de transport et chaînes de déplacements

Modélisation de l'interdépendance entre modes de transport et chaînes de déplacements

3.2 Source des données Les données utilisées proviennent principalement de l’EOD de la GRM en 2008. À tous les cinq ans depuis 1970, l’EOD est conduite auprès des ménages afin de recueillir les habitudes de déplacements des résidents de la GRM par téléphone. L’EOD, conduite par un consortium d’autorités de transport de la région Montréalaise, fournit donc les détails de l’ensemble des déplacements de 5 % de la population de la GRM, dont le lieu de domicile, l’origine et la destination des déplacements. La matrice origine-destination (OD), développée à partir de cette enquête, permet entre autres de simuler le temps de déplacement nécessaire à partir des différents modes de transport existants. Des fichiers de chaînes sont également créés selon une méthode développée par Valiquette (2010) à partir des données de l’EOD 2008 (voir Tableau 3.1 et Tableau 3.2). Ainsi, pour ces différentes chaînes, les informations recueillies lors de l’enquête sont disposées en séquences. En accordant une clé unique à chaque chaîne, nous pouvons donc associer les caractéristiques de la chaîne aux différents déplacements qui la constitue dans l’objectif de modéliser le choix modal de ces déplacements en prenant compte de la structure complète de la chaîne. Les fichiers General Transit Feed Specification (GTFS) utilisés dans le cadre de la caractérisation des chaînes selon le milieu bâti des ménages se limitent à ceux de la Société de Transport de Montréal (STM). Le GTFS correspond à un format de données communément utilisé par les sociétés de transport afin de publier leur horaire et informations géographiques auprès des développeurs.
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Étude théorique et expérimentale de décharges électriques à haute pression et faible courant en milieu non-réactif et réactif appliqué à la synthèse d'hydrocarbures

Étude théorique et expérimentale de décharges électriques à haute pression et faible courant en milieu non-réactif et réactif appliqué à la synthèse d'hydrocarbures

175 6.3.1 Caractérisation de la décharge en milieu non réactif Courbes caractéristiques courant-tension d’une décharge La figure 103 présente les courbes caractéristiques courant-tension d’une décharge dans l’argon pur alimenté par la source électrique convertisseur à résonance pour trois valeurs de pression : 3, 7 et 10 MPa, et trois valeurs d’écartements inter-électrodes : 0,5, 1 et 1,5 mm. La figure 104 montre la série de résultat obtenue avec l’azote dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment. Sur les graphiques, les barres représentent l’écart type de la mesure expérimentale et les lignes continues représentent l’ajustement de la fonction d’Ayrton généralisée (cf. section 6.3.2.2). Nous constatons, d’après nos résultats, que la décharge électrique se situe dans un régime de transition entre une décharge luminescente et une décharge d’arc. Nos résultats montrent que l’écart-type de la tension ne dépasse pas 5% de la valeur moyenne ce qui est caractéristique d’une décharge stable.
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Description continue d'un mélange réactif

Description continue d'un mélange réactif

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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Modélisation numérique tridimensionnelle de l'écoulement réactif triphasique gaz-goutte-particule au sein d'un réacteur à lit fluidisé FCC

Modélisation numérique tridimensionnelle de l'écoulement réactif triphasique gaz-goutte-particule au sein d'un réacteur à lit fluidisé FCC

La figure 8.7 présente les températures moyennées en temps et par section du mélange gazeux, des particules et des gouttes de charges en fonction de la hauteur dans le réacteur. On retrouve ici l’allure des profils de température obtenus par Gao et al. (1999). Comme dans le cas non réactif, les tempéra- tures des phases gaz et particules sont très élevées en amont des injections et baissent rapidement en aval. Cependant, deux résultats sont remarquables dans le cas réactif. D’abord, la différence de tem- pérature entre le gaz et les particules diminue plus rapidement. Ensuite, la température finale en sortie de réacteur est inférieure d’environ 30 K à la température en sortie de l’écoulement non réactif. On observe bien ici l’effet endothermique de la réaction. Nous notons cependant que le refroidissement général de l’écoulement dans le réacteur est surtout une conséquence des injections de charge froide et de la vaporisation de cette charge. La réaction de craquage, si elle refroidit l’écoulement, n’a qu’une influence relativement faible sur la température (baisse relative de la température d’environ 4%).
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