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Conversion of mechanical energy into pressure inside a fluid -or inversely-, is necessary in numerous industries: transport, electricity production, air circulation... Rotating machineries are often used in these frames. They are constituted of at least one bladed rotating part giving energy to the fluid (the impeller) and connected to a shaft, which is entrained by a motor in the case of a pump. The design method of such turbomachines has evolved from the begining of the last century to these days. Nowadays Computational Flow Dynamics (CFD) local scale computations are used to optimize the pump components. Local simulation allows to obtain information on what is happening inside the machine in three dimensions. However, qualification of the local results of such simulations remains a challenge, mostly due to constraints on experimental technics. Additionally, computation cost of such local simulations is heavy even at the scale of the machine alone. That hardly allows the simulation of transient scenarii on whole and complex systems such as a reactor, which are studied in the frame of nuclear safety in particular. And even more when uncertainty propagation studies are intended, which involve a large number of simulations. In such a context, a model of an intermediate scale -between the global study of the machine using velocity triangles and local CFD computations- has been developed during this PhD thesis. The proposed approach consists in considering a mean stream line that is adopted by the flow inside each part of the machine, associated to a one-dimensional (1D) meshing. By defining main geometrical characteristics of the machine, it can predict its performances in terms of pressure rise and energy given to the fluid. Several turbomachines have been modelled using this 1D model: centrifugal pumps, mixed flow pumps and a radial compressor. Various working fluids have been simulated, such as water, liquid metal sodium and air non-condensable gas. Single-phase and two-phase flow regimes have been represented in those machines in steady and transient conditions. The model is able to predict performances of machines of various geometries in steady single-phase conditions with a relative error globally less than 15% for a large range of flow rates. The model allows also to detect the occurrence of cavitation for a centrifugal pump in various conditions of flow rate. It catches also pump fast startup transient dynamics in single-phase conditions. It subsists numerical difficulties when simulating the same transient in cavitating conditions. A pump modelled as described here can be included into the modelling of closed experimental loops or complex facilities such as nuclear reactors. This work opens up new possibilities to study accidental transient in the frame of safety analysis. Intented application prospects of the model are the modelling of turbines or multi-stage machines and the use of other fluids.; La conversion de l’énergie mécanique en énergie de pression (transportée par un fluide) -ou inversement-, est nécessaire dans de nombreux domaines de l’industrie : transport, production d’électricité, ventilation... Pour cela, des machines tournantes sont très souvent utilisées. Dans le cas des pompes, elles sont constituées d’au moins une partie rotative contenant des aubes transmettant l’énergie au fluide (la roue), laquelle est liée à un arbre, lui-même mis en rotation par un moteur. La méthode de design de telles machines a évolué depuis le début du siècle dernier jusqu’à aujourd’hui. De nos jours, les composants sont optimisés par l’utilisation de calculs numériques à l’échelle locale de type Computational Flow Dynamics (CFD). La simulation à l’échelle locale apporte des informations sur l’écoulement à l’intérieur des éléments de la machine tournante en trois dimensions. Toutefois, la qualification locale des résultats de calcul à l’échelle CFD reste un challenge, notamment en termes de techniques de mesures expérimentales. Par ailleurs, les temps de calcul sont conséquents même à l’échelle de la machine seule, ce qui permet difficilement la simulation de scénarii transitoires accidentels longs à l’échelle d’un réacteur entier, lesquels sont étudiés dans le cadre de la sûreté nucléaire en particulier. Et d’autant plus s’il est nécessaire de réaliser un grand nombre de calculs (études de propagation d’incertitudes). Dans ce contexte, un modèle d’une échelle intermédiaire entre l’étude globale de la machine par les triangles des vitesses et la modélisation CFD a été développé au cours de cette thèse. L’approche choisie consiste à considérer une ligne de courant moyenne adoptée par l’écoulement dans chaque partie de la pompe et un maillage unidimensionnel (ie. 1D) le long de cette ligne. Il permet, par la description géométrique de la pompe, de prédire ses performances (pression produite, énergie transmise au fluide). Plusieurs machines tournantes ont pu être représentées avec le modèle 1D développé : des pompes centrifuges et hélico-centrifuges et un compresseur. Différents fluides ont été simulés (eau, sodium, air). Des régimes d’écoulement monophasiques et diphasiques dans ces machines ont été représentés lors de calculs permanents et transitoires. Le modèle est capable de prédire les performances de machines de géométries variées en conditions monophasiques quasi-stationnaires avec une erreur relative maximale de l’ordre de 15% sur une large gamme de débit. Le modèle permet également de détecter l’occurrence de la cavitation pour une pompe centrifuge à différentes conditions de débit. Il est capable de prédire la dynamique d’un transitoire de démarrage rapide d’une pompe centrifuge en conditions monophasiques. Il subsiste des difficultés numériques lors de la simulation d’un transitoire comparable où un régime de cavitation s’installe dans la roue de la pompe. Une pompe ainsi modélisée peut être intégrée à la modélisation d’une installation complexe telle qu’un réacteur nucléaire. Ceci ouvre des possibilités en termes d’études de transitoires accidentels dans le cadre d’études de sûreté. Les perspectives d’application du modèle envisagées sont la modélisation des turbines ou de machines multi-étagées et la simulation d’autres fluides.

Groundwater systems (GW) constitute an important part of the hydrological cycle. GW transfer water infiltrated through soils on variable distances. After a characteristic time ranging from the month to thousand of years, GW reach the surface supporting rivers and evapotranspiration. Thus, they are a major resource for human and ecosystems. PredictingGWresponse to human and climate pressures is limited by (1) the scarcity of direct information on the highly heterogeneous geological media (2) the complexity of surface-depth exchanges. So, it seems necessary to develop models representing at best the processes at different spatiotemporal scales. To address this issue, we study the informative content of different observation types (piezometry, streamflow, surface deformation. . . ) to assess how they can improve models parametrization. Our work is based on GW modeling of the Ploemeur site (local scale) and of the Rhine basin (continental scale). For both approaches, simple models are developed, using analytical or numerical solutions. Also, the ModFlow model was coupled to an hydrological model. At small scale, results show the interest of temporal and multidisciplinary data to better constrain processes. At large scale, the developed model, as well as observations, allows to precise the role ofGWfor water availability on surface. Both approaches highlight a flows control at different scales by topography, geology and heterogeneity., Les systèmes aquifères constituent la partie souterraine du cycle hydrologique. Ils transfèrent les pluies infiltrées à travers les sols sur des distances variables. Après un temps caractéristique de l’ordre du mois au millier d’années, les eaux souterraines regagnent la surface en alimentant les rivières et en satisfaisant en partie l’évapotranspiration. Les aquifères sont ainsi une ressource en eau majeure pour l’Homme et les écosystèmes. La prédiction de leur réponse aux pressions anthropiques et climatiques se heurte à deux difficultés (1) la faible densité d’informations directes sur les milieux géologiques et leur grande hétérogénéité (2) la complexité des échanges entre la surface et la profondeur. L’enjeu est donc de développer des modèles représentant au mieux les processus aux différentes échelles spatiotemporelles. Pour aborder cette question, nous étudions le contenu informatif de différents types d’observables (piézométrie, débit de rivière, déformation de surface...) afin de déterminer comment ils peuvent améliorer la paramétrisation des modèles. Notre travail s’appuie sur la modélisation hydrologique du site de Ploemeur (échelle locale) et du bassin du Rhin (échelle continentale). Dans les deux cas, des modèles simples sont développés en utilisant des solutions analytiques et numériques. Le modèle ModFlow a également été couplé à un modèle hydrologique. À petite échelle, les résultats illustrent l’intérêt de différents types de données transitoires pour contraindre les processus. À grande échelle, le modèle développé ainsi que les observables permettent d’affiner le rôle des systèmes aquifères dans la disponibilité de l’eau en surface. Les deux approches illustrent un contrôle des flux à différentes échelles par la topographie, la géologie et l’hétérogénéité.

La mesure des temps du transit semble bien illusoire. Si le nombre d’étapes s’est accru au long du trajet, si les temps d’attente se sont allongés à chaque escale, la durée objective passée en transit, bien qu’elle puisse influer sur les possibilités de changement, ne renseigne pas pour autant sur l’état d’esprit dans lequel se trouvent les ressortissants d’Afrique subsaharienne au cours de cette période ni sur le sens qu’ils peuvent attribuer à cet espace-temps. Les temps du transit, ce sont aussi les temps de nouveaux apprentissages, la découverte de l’altérité, parfois celle de la construction de nouvelles solidarités ou de nouvelles compétences. Ce sont encore ceux de l’exploitation des plus précaires par les nationaux ou les populations migrantes mieux installées. L’attente dans les villes du Sahara relève aussi de l’épreuve initiatique et c’est la référence aux épopées des temps anciens ou aux religions qui permet aux migrants de passage de redonner sens à leur expérience migratoire. The measure of transit time seems to be very illusive. The number of stop-overs has increased along the journey and the waiting time has been extended at every stage. For all that, although the objective duration spentin transit could influence the change opportunities, it does not inform about neither the migrants mindset during this period nor the meaning these Sub-Saharan nationals give to this time-space. Transit times are also times for new learning, discovery of otherness and sometimes of new solidarities or new skills. Waiting time in Sahara cities also comes close to being an initiatory ordeal and the reference to the epics of ancient times or to religions allowing transient migrants to give back meaning to their migratory experience.

In this PhD thesis, we describe the development of innovative neutronic models for their coupling with thermalhydraulics such that they combine precision and reasonable computational times. One of the main cases where this method is applied is the Molten Salt Fast Reactor (MSFR) whose combines a fast neutron spectrum with a thorium cycle. In this fourth generation reactor, the motion of the delayed neutron precursors and the associated phenomena have to be taken into account due to the liquid fuel circulation. The starting point for these developments was the preliminary design of this type of system where a dedicated multi-physical representation was needed to study the reactor performance in steady and transient conditions.As a first step, a stationary coupling was developed. A neutronic model based on a stochastic approach was associated to a CFD (Computational Fluid Dynamics) code to solve the Navier Stokes equations for turbulent flows and the transport of the delayed neutron precursors. The impact of this precursor motion is taken into account by reconstructing the prompt shower that they generate. This approach, called by shower, views the critical reactor as a prompt subcritical reactor that amplifies a source of delayed neutrons.A second step consisted in developing a neutronic model based on a time dependent version of the fission matrices (Transient Fission Matrix or TFM) so as to enable reactor transient studies. With the TFM model, an initial computation of the matrices with a stochastic code (MCNP, SERPENT) allows the characterization of the global spatial and time dependent neutronic response of the reactor with a precision close to that of a Monte Carlo calculation. The information thus obtained is then used to calculate transients, while retaining the advantage of reduced computational time. The TFM model, which can be used for various system concepts, also allows the evaluation of effective kinetic parameters such as the effective fraction of delayed neutrons or the effective generation time. The method was applied to various cases in order to verify it and demonstrate the approach for time dependent or kinetic parameter calculations.Finally, the TFM model was integrated in the OpenFOAM thermalhydraulic code. The coupling was first tested on a simple geometry numerical benchmark. Subsequently, it was applied to the MSFR to calculate normal (load-following) and accidental (reactivity insertion, over-cooling) transients., Le travail de cette thèse porte sur le développement de modèles neutroniques innovants pour le couplage avec la thermohydraulique, associant précision et temps de calcul raisonnable. Un des cas d'application principaux étant le réacteur à sel fondu, à spectre neutronique rapide et en cycle thorium MSFR (Molten Salt Fast Reactor), réacteur de 4ème génération à combustible liquide circulant, la prise en compte du mouvement des précurseurs de neutrons retardés et des phénomènes associés est nécessaire. Les études de conception de ce type de réacteur ont été le point de départ de ces développements, via le besoin d'une représentation multiphysique adaptée pour l'obtention d'une image globale et la réalisation d'études de transitoire.Dans un premier temps un couplage stationnaire a été développé, associant un modèle neutronique basé sur une approche stochastique, et un code de CFD (Computational Fluid Dynamics) résolvant les équations de Navier Stokes des écoulements turbulents ainsi que le transport des précurseurs de neutrons retardés. Ce modèle neutronique intègre l'effet lié au transport de ces précurseurs par une reconstruction de la gerbe prompte qu'ils génèrent. Cette approche dite par gerbe considère le réacteur critique comme un système sous-critique prompt amplifiant la source de neutrons retardés.Dans un second temps, un modèle neutronique basé sur une version temporelle des matrices de fission (Transient Fission Matrix ou TFM) a été développé afin de réaliser des études de transitoires. Le modèle TFM permet, en un premier calcul des matrices avec un code stochastique (MCNP, SERPENT), de réaliser une caractérisation de l'ensemble de la réponse neutronique spatiale et temporelle du réacteur avec une précision proche de celle du calcul Monte Carlo. Dans un second temps cette information est utilisée pour les calculs de transitoires tout en gardant un temps de calcul réduit. Le modèle TFM, utilisable pour différents types de systèmes, permet également le calcul de paramètres cinétiques effectifs tels que la fraction effective de neutrons retardés ou le temps de génération effectif. Différents cas d'application ont été utilisés afin de vérifier et d'illustrer cette approche sur des calculs temporels ou de paramètres cinétiques.Enfin le modèle TFM a été implémenté dans le code de thermohydraulique OpenFOAM. Ce couplage a été testé sur un benchmark numérique à géométrie simplifiée, puis des calculs sur le MSFR ont été réalisés, pour des transitoires normaux (suivis de charge) ou accidentels (insertions de réactivité, sur-refroidissements).

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juillet 1989; The modelling of buildings cannot be any more limited to the physical parameters, but has to be extended to their effects on the human body. A mathematical model of human thermoregulation was inserted into the simulation software TRNSYS. it supplies data characterizing the global and local thermal state of the subject (skin temperatures, .. ) and of physiological reactions (sweating, shivers, ...). The determination of physical quantities allows an analysis of the interactions between the human and its indoor environment in complex situations, with the aim of an approach of study thermal comfort and/or local discomfort ).; la modélisation de l'habitat ne peut plus se limiter à la détermination des paramètres physique d'une ambiance, mais doit s'étendre à l'étude de leurs effets sur le corps. Un modèle mathématique de thermorégulation humaine a été inséré dans le logiciel de simulation de l'habitat TRNSYS. il fournit des données caractérisant l'état thermique global et local du sujet (température depeau, ..) et des réactions physiologiques ( sudation, frissons, ...). La détermination des grandeurs physiques permet une analyse des interactions entre l'habitant et son habitat dans des situations complexes, en vue d'une approche de l'étude du confort thermique et/ou des inconfort locaux.