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    Authors: Padilla, Arturo;

    Les travaux présentés dans ce mémoire traitent de l'identification des systèmes dynamiques représentés sous la forme de modèles linéaires continus à paramètres variant lentement au cours du temps. La complexité du problème d'identification provient d'une part du caractère inconnu de la loi de variation des paramètres et d'autre part de la présence de bruits de nature inconnue sur les signaux mesurés. Les solutions proposées s'appuient sur une combinaison judicieuse du filtre de Kalman en supposant que les variations des paramètres peuvent être représentées sous la forme d'une marche aléatoire et de la méthode de la variable instrumentale qui présente l'avantage d'être robuste vis à vis de la nature des bruits de mesure. Les algorithmes de type récursif sont développés dans un contexte d'identification en boucle ouverte et en boucle fermée. Les différentes variantes se distinguent par la manière dont est construit la variable instrumentale. Inspirée de la solution développée pour les systèmes linéaires à temps invariant, une construction adaptative de la variable instrumentale est suggérée pour pouvoir suivre au mieux l'évolution des paramètres. Les performances des méthodes développées sont évaluées à l'aide de simulations de Monte Carlo et montrent la suprématie des solutions proposées s'appuyant sur la variable instrumentale par rapport celles plus classiques des moindres carrés récursifs. Les aspects pratiques et d'implantation numérique sont d'une importance capitale pour obtenir de bonnes performances lorsque ces estimateurs sont embarqués. Ces aspects sont étudiés en détails et plusieurs solutions sont proposées non seulement pour robustifier les estimateurs vis à vis du choix des hyper-paramètres mais également vis à vis de leur implantation numérique. Les algorithmes développés sont venus enrichir les fonctions de la boîte à outils CONTSID pour Matlab. Enfin, les estimateurs développés sont exploités pour faire le suivi de paramètres de deux systèmes physiques : un benchmark disponible dans la littérature constitué d'un filtre électronique passe-bande et une vanne papillon équipant les moteurs de voiture. Les deux applications montrent le potentiel des approches proposées pour faire le suivi de paramètres physiques variant lentement dans le temps The work presented in this thesis deals with the identification of dynamic systems represented through continuous-time linear models with slowly time-varying parameters. The complexity of the identification problem comes on the one hand from the unknown character of the parameter variations and on the other hand from the presence of noises of unknown nature on the measured signals. The proposed solutions rely on a judicious combination of the Kalman filter assuming that the variations of the parameters can be represented in the form of a random walk, and the method of the instrumental variable which has the advantage of being robust with respect to the nature of the measurement noises. The recursive algorithms are developed in an open-loop and closed-loop identification setting. The different variants are distinguished by the way in which the instrumental variable is built. Inspired by the solution developed for time-invariant linear systems, an adaptive construction of the instrumental variable is suggested in order to be able to follow the evolution of the parameters as well as possible. The performance of the developed methods are evaluated using Monte Carlo simulations and show the supremacy of the proposed solutions based on the instrumental variable compared with the more classical least squares based approaches. The practical aspects and implementation issues are of paramount importance to obtain a good performance when these estimators are used. These aspects are studied in detail and several solutions are proposed not only to robustify the estimators with respect to the choice of hyperparameters but also with respect to their numerical implementation. The algorithms developed have enhanced the functions of the CONTSID toolbox for Matlab. Finally, the developed estimators are considered in order to track parameters of two physical systems: a benchmark available in the literature consisting of a bandpass electronic filter and a throttle valve equipping the car engines. Both applications show the potential of the proposed approaches to track physical parameters that vary slowly over time

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      Doctoral thesis . 2017
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    Authors: Pierre, Mathieu;

    Cette thèse présente une étude du transport électronique à basse température dans des transistors à effet de champ nanométriques en silicium sur isolant. Leur comportement électrique dépend notamment de la constitution des jonctions entre les réservoirs et le canal, qui est déterminée lors de la fabrication par l'utilisation d'espaceurs de part et d'autre de la grille. Cette différence de comportement est exacerbée à basse température. Dans des transistors très courts, de longueur de grille typique égale à 30 nm, compte tenu de la diffusion des dopants lors du recuit d'activation, il est possible d'obtenir sous la grille un unique donneur bien couplé aux deux réservoirs. Sa présence est révélée par de l'effet tunnel résonant à travers les niveaux d'énergie associés à ses orbitales, observé à basse température à des tensions de grille inférieures au seuil du transistor. L'estimation de l'énergie d'ionisation de ce donneur donne une valeur supérieure à la valeur attendue pour un donneur dans du silicium massif, ce qui est attribué à l'effet du confinement diélectrique du donneur. À l'inverse, il est possible de définir des résistances d'accès au canal suffisantes pour y confiner les électrons. Un transistor se comporte alors comme un transistor mono-électronique à basse température, dont l'îlot est situé sous la grille. Ce moyen de créer un transistor mono-électronique est étendu à des systèmes d'îlots couplés, en déposant plusieurs grilles entre la source et le drain. Plusieurs comportements sont obtenus selon l'écart entre les grilles et la longueur des espaceurs. Ces systèmes sont utilisés pour réaliser le transfert d'un électron unique. We present low temperature electronic transport measurements in silicon-on-insulator nano-MOSFETs. Their electrical properties depend in particular on the junctions between the reservoirs and the transistor channel, determined during fabrication by the spacers deposited on both sides of the gate. The behaviour differences are emphasized at low temperature. In ultra-scaled transistors, with a typical gate length of 30 nm, dopants diffusion during activation annealing can result in a single dopant well coupled to the reservoirs located in the middle of the channel, below the gate. It is revealed at low temperature below the transistor threshold by resonant tunnelling through its energy levels. An estimation of its ionization energy gives an enhanced value as compared to the bulk value, attributed to the dielectric confinement of the donor. On the contrary, electrons can be confined in the transistor channel by high enough access resistances. Thus samples turn at low temperature into single electron transistors, with the island located below the gate. It is extended to coupled dots systems, by depositing several gates between source and drain. Their behaviour depends on the distance between gates and on spacers length. These systems are used to transfer a single electron.

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    Authors: HALIMA, Imen;

    La sécurité des personnes âgées est un enjeu majeur de santé publique. Les travaux de cette Thèse ont porté plus particulièrement un système de détection et de prévention des chutes pouvant être utilisé en Ehpad ou au domicile des personnes autonomes. Pour cela, nous avons utilisé un dispositif à bas coût composé d'une caméra de profondeur et d'une caméra thermique. Ce dispositif fonctionne d'une façon autonome, en temps réel, de jour comme de nuit et permet de préserver l'anonymat de la personne. L'objectif de la thèse était de développer des algorithmes de suivi de la personne et d'identification de son activité afin d'extraire, à court terme, des paramètres pour la détection de la chute et, à long terme, des indices de la fragilité de la personne. Pour cette Thèse, nous avons exploré deux stratégies permettant ce suivi : 1) Une méthode classique de suivi de la personne basée sur du filtrage particulaire. Dans cette approche, les informations acquises par les deux caméras ont été fusionnées afin de suivre la tête de la personne tout au long de la séquence d'images. 2) Une méthode de reconnaissance de l'activité de la personne à partir d’un apprentissage profond sur les séquences d'images thermiques et de profondeurs. Nous avons choisi de détecter quatre postures (assis, debout, allongé sur le lit et allongé par terre) à partir de nos propres bases de données. Nous pensons qu'a terme, l'analyse de la séquence temporelle des postures extraites par nos algorithmes permettra de détecter les signes de fragilité de la personne âgés. The safety of the elderly people is a major public health issue. The work of this Thesis concerned more particularly a fall detection and prevention system that can be used in retirement homes or in the home of autonomous people. For this, we used a low-cost device composed of a depth camera and a thermal camera. This device works autonomously, in real time, day and night and allows to preserve the privacy of the person. The objective of the thesis was to develop algorithms for tracking the person and identifying his activity in order to extract, in the short term, parameters for the detection of the fall and, in the long term, indices of the person's fragility. For this Thesis, we explored two strategies allowing this monitoring: 1) A people tracking method based on particle filtering. In this approach, the information acquired by the two cameras was merged in order to follow the person's head throughout the image sequence. 2) A method of recognizing the person's activity based on deep learning applied on thermal and depth image sequences. We chose to detect four postures (sitting, standing, lying down and fall) from an own acquired dataset. We believe that in the long term, the analysis of the temporal sequence of the postures extracted by our algorithms will allow to detect signs of frailty of the elderly person.

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    Authors: Chounet, François;

    Pour comprendre les enjeux li´es `a l’endettement public dans la cr´edibilit´e des accords mon´etairesdans le cas de l’entre-deux-guerres, nous ´etudierons l’influence de l’endettement public sur l’´etalon-or,de sa fondation dans la seconde moiti´e du XIXe si`ecle, `a son abandon au cours de la grande d´epression.La qualit´e des finances publiques, en particulier l’endettement public, fut d´eterminante dans la capacit´ed’une nation `a adh´erer `a cet accord mon´etaire. L’endettement public joua aussi un rˆole d´ecisif dans lafin de ces syst`emes mon´etaires, `a l’issue de la Grande Guerre et lors de la grande d´epression. Dans unsecond temps, notre d´emarche consistera `a comprendre les m´ecanismes qui conduisirent l’endettementpublic `a ˆetre en partie responsable de la fin de l’´etalon de change-or et de l’´emergence de nouveauxblocs mon´etaires dans les ann´ees trente. Face `a la grande d´epression, les modalit´es d’organisation et defonctionnement de cet accord mon´etaire, rendirent impossible son maintien. Si les variables ´economiqueset politiques furent d´eterminantes dans son abandon, celles d’endettement public jou`erent aussi. Apr`esavoir d´ecrit les modalit´es de sortie de l’´etalon de change-or, nous montrerons les m´ecanismes th´eoriquesqui lient les crises mon´etaires et les crises d’endettement et les appliquerons `a la grande d´epression. Nous´etudierons en particulier le cas de la France. Nous montrerons `a l’aide d’un mod`ele de dur´ee, l’influencede la dette publique dans le maintien des parit´es-or pendant la crise. Enfin, nous verrons comment denouveaux blocs mon´etaires se form`erent. To understand the challenges linked to public debt in credibility of monetary agreementsbetween the World Wars, we shall study influence of public debt on the gold standard, from its founda-tion in the second half of the XIXth century to end during the Great Depression. The quality of publicfinances, in particular the public debt, was determining in the capacity of a nation to subscribe to thismonetary agreement. The public debt also had a decisive role in the end of these monetary systems, atthe end of World War I and during the Great Depression. In a second part, our approach will consistin understanding mechanisms which led public debt to be partly accountable for the end of the gold-exchange standard and the rise of new monetary blocks in the thirties. Facing the Great Depression, themodalities of organization and functioning of this monetary agreement, made impossible to sustain it. Ifeconomic and political variables were determining in its end, variables linked to public debt played too.Having described modalities of release of gold-exchange standard, we shall show the theoretical mecha-nisms which link monetary crisis and debts crisis and we will applied them to the Great Depression. Wewill study in particular the case of France. We shall show using a duration model, influence of publicdebt in preservation of gold parity during the crisis. Finally, we shall see how new monetary blocks formed.

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    Other literature type . 2016
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    Oskar Bordeaux
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    Authors: Moulin, Aimie;

    Cette thèse concerne l'étude de l'interaction air-mer, due aux échanges de mouvements, avec un modèle idéalisé mais consistant. Les études sont réalisées à partir d'un modèle shallow-water bicouches (une pour l'océan et une pour l'atmosphère), avec une fine résolution spatiale et temporelle. L'interaction est uniquement due à la friction de surface entre les deux couches.Elle est implémentée par une loi de friction quadratique. La force appliquée à l'océan est calculée en utilisant la différence de vitesse entre les vents et les courants. Pour la force appliquée à l'atmosphère on distingue deux cas l'interaction ``1way'' et ``2way''. Pour la première, la friction appliquée à l'atmosphère néglige la dynamique de l'océan; elle est calculée en utilisant uniquement les vents. Pour l'interaction ``2W'', la friction appliquée à l'atmosphère est l'opposée de celle appliquée à l'océan.Trois configurations idéalisées sont explorées ici.La première configuration explique la génération d'une instabilité barotrope dans l'océan due à la force de friction quadratique et la dissipation visqueuse horizontale de l'atmosphère. Dans le cas 1W le cisaillement entraîne une instabilité barotrope dans l'océan. Dans le cas 2W, l'instabilité est amplifiée en amplitude et en dimension et est transférée à l'atmosphère. L'échelle principale de cette instabilité correspond à celle du rayon de Rossby dans l'océan. Elle est uniquement visible dans les modèles numériques, lorsque la dynamique est résolue à cette échelle à la fois dans l'océan mais aussi dans l'atmosphère.Dans la deuxième configuration, des expériences pour différentes valeurs du coefficient de traînée de surface sont réalisées. Le forçage diffère de la première configuration, et permet d'avoir une dynamique turbulente dans l'océan et l'atmosphère. L'énergie perdue par l'atmosphère et gagnée par l'océan par cisaillement à l'interface sont déterminées et comparées aux estimations basées sur les vitesses moyennes. La corrélations entre la vorticité océanique et atmosphérique est déterminée à l'échelle synoptique et méso-échelle de l'atmosphère. L'océan a un rôle passif, et absorbe l'énergie cinétique à quasiment tout les instants et tous les lieux. Les résultats différent des études réalisées à l'échelle du bassin. De par les faibles vitesses de l'océan, le transfert d'énergie dépend que faiblement des courants. La dynamique de l'océan laisse cependant son empreinte dans la dynamique de l'atmosphère conduisant à un état `quenched disorder' du système océan-atmosphère, pour le plus fort coefficient de friction utilisé.La dernière configuration, considère l'échange de mouvements entre l'océan et l'atmosphère autour d'une île circulaire. Dans les simulations actuelles de la dynamique océanique, le champs du forçage atmosphérique est généralement trop grossier pour inclure la présence de petites îles (<100km). Dans les calculs présentés ici, l'île est représenté dans la couche atmosphérique par un coefficient de traînée cent fois plus fort au dessus de l'île que l'océan. Cela engendre de la vorticité dans l'atmosphère , autour et près du sillage de l'île. L'influence de la vorticité atmosphérique sur la vorticité de l'océan, l'upwelling, la turbulence et le transfert d'énergieest considéré en utilisant des simulations couplées océan-atmosphère.Les résultats sont comparés avec des simulations ayant un forçage atmosphérique constant dans le temps et l'espace (pas de sillage) et des simulations "1W" (pour lesquelles les courants n'ont pas d'influence sur l'atmosphère).Les résultats des simulations sont en accords avec les travaux et les observations précédemment réalisés, et confirment que le sillage atmosphérique est le principal processus générant des tourbillons océanique dans le lit de l'île. Il est aussi montré que la vorticité est injectée directement par le rotationel du vent, mais aussi par la force du vent perpendiculaireau gradient d'épaisseur de la couche de surface océanique. This thesis considers air-sea interaction, due to momentum exchange, in an idealized but consistent model. Two superposed one-layer fine-resolution shallow-water models are numerically integrated. The upper layer represents the atmosphere and the lower layer the ocean. The interaction is only due to the shear between the two layers. The shear applied to the ocean is calculated using the velocity difference between the ocean and the atmosphere.The frictional force between the two-layers is implemented using the quadratic drag law. Three idealized configurations are explored.First, a new mechanism that induces barotropic instability in the ocean is discussed. It is due to air-sea interaction with a quadratic drag law and horizontal viscous dissipation in the atmosphere. I show that the instability spreads to the atmosphere. The preferred spatial scale of the instability is that of the oceanic baroclinic Rossby radius of deformation.It can only be represented in numerical models, when the dynamics at this scale is resolved in the atmosphere and the ocean.In one-way interaction the shear applied to the atmosphere neglectsthe ocean dynamics, it is calculated using the atmospheric wind, only. In two-way interaction it is opposite to the shear applied to the ocean.In the one-way interaction the atmospheric shear leads to a barotropic instability in the ocean. The instability in the ocean is amplified, in amplitude and scale, in two-way interaction and also triggers an instability in the atmosphere.Second, the air-sea interaction at the atmospheric synoptic and mesoscale due to momentum transfer, only, is considered. Experiments with different values of the surface friction drag coefficient are performed, with a different atmospheric forcing from the first configuration, that leads to a turbulent dynamics in the atmosphere and the ocean. The actual energy loss of the atmosphere and the energy gain by the ocean, due to the inter-facial shear,is determined and compared to the estimates based on average speeds.The correlation between the vorticity in the atmosphere and the ocean is determined. Results differ from previous investigations where the exchange of momentum was considered at basin scale. It is shown that the ocean has a passive role, absorbing kinetic energy at nearly all times and locations.Due to the feeble velocities in the ocean, the energy transfer depends only weakly on the ocean velocity. The ocean dynamics leaves nevertheless its imprint in the atmospheric dynamics leading to a quenched disordered state of the atmosphere-ocean system, for the highest value of the friction coefficient considered. This finding questions the ergodic hypothesis, which is at the basis of a large number of experimental, observational and numericalresults in ocean, atmosphere and climate dynamics.The last configuration considers the air-sea interaction, due to momentum exchange, around a circular island. In todays simulations of the ocean dynamics, the atmospheric forcing fields are usually too coarse to include the presence of smaller islands (typically < 100km).In the calculations presented here, the island is represented in the atmospheric layer by a hundred fold increased drag coefficient above the island as compared to the ocean. It leads to an increased atmospheric vorticity in the vicinity and in the wake of the island. The influence of the atmospheric vorticity on the ocean vorticity, upwelling, turbulence and energy transfer is considered by performing fully coupled simulations of the atmosphere-oceandynamics. The results are compared to simulations with a constant, in space and time, atmospheric forcing (no wake) and simulations with one-waycoupling only (where the ocean velocity has no influence on the atmosphere).Results of our simulations agree with previous published work and observations, and confirm that the wind-wake is the main process leading to mesoscale oceanic eddies in the lee of an island.

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    Authors: Lizardo Huerta, Juan Carlos;

    This work focused on the study of the unimolecular decomposition of the low-temperature reactions of alkenes. The oxidation of these molecules is essential in the understanding of the mechanisms of combustion, because they are initially present in conventional fuels or formed as intermediates in the oxidation process. The theoretical study can be divided in two parts: - The study of the decomposition of hydroxyalkylperoxyl radicals (HOROO•) obtained from the addition of an •OH radical on the alkene, followed by a subsequent addition of the formed radical •ROH on molecular oxygen. This study was conducted in a systematic way on a set of representative radicals of alkenes in order to highlight the influence of the intramolecular environment on the rate constants. The results clearly showed the major influence of parameters such as the presence of a hydroxyl group in [beta] position with respect to the reactive carbon atom, the nature of the carbon atoms bearing the transferred hydrogen, the size of the transition state ring and the presence of intramolecular hydrogen bonds. - The study of the unimolecular decomposition of the allylperoxy radicals obtained from the addition of a resonance-stabilized radical on molecular oxygen. The complexity of these systems, specifically induced by the mesomeric structures of heavy allyl radicals and the role of cis and trans conformations alkenes parents, have been highlighted in this work. It has been shown that the formation of a compound 1-alkenyloxirane is favored at low-temperatures, which shows the importance of these reactions, usually neglected in the kinetic models for the combustion of alkenes Ce travail de thèse a porté sur l'étude des réactions unimoléculaires de décomposition des alcènes à basse température. L'oxydation de ces molécules est primordiale dans la compréhension des mécanismes de combustion, car elles peuvent être présentes initialement dans des carburants usuels ou formées en tant qu'intermédiaires dans le processus d'oxydation. L’étude théorique menée peut se décomposer en deux parties : - L’étude des réactions de décomposition des radicaux hydroxyalkylperoxyles (HOROO•) obtenus à partir de l’addition d’un radical •OH sur l’alcène, suivi par une addition du radical •ROH sur l’oxygène moléculaire. Cette étude a été conduite de façon systématique sur un ensemble de radicaux représentatifs d'alcènes afin de mettre en évidence l'influence de l'environnement intramoléculaire sur les constantes de vitesse. Les résultats obtenus ont montré l’influence très nette de certains paramètres comme la présence d'un groupement hydroxyle en position [bêta] par rapport à l'atome de carbone réactif, la nature des atomes de carbone portant les hydrogènes transférés, la taille des cycles de transition ou encore la présence d'une liaison hydrogène intramoléculaire. - L’étude des réactions de décomposition unimoléculaires des radicaux allylperoxyles obtenus à partir de l’addition des radicaux allyliques sur l’oxygène. La grande complexité de ces systèmes a été mise en avant au cours de ce travail. Il a ainsi pu être mis en évidence que la formation d'un composé de type 1-alcenyloxirane est favorisée à basse température ce qui montre l'importance de ces réactions, souvent négligées dans les modèles

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    Authors: Bui, Dung;

    Cette thèse porte sur la conception des méthodes robustes de réduction d’ordre de modèles numériques de type Éléments Finis (EF) avec contrôle de la précision. La réduction d’ordre est en général nécessaire pour réduire drastiquement les temps de calcul et permettre ainsi une analyse paramétrique, une étude de faisabilité ou de performance de système (avion, unité de production, procédé complexe, etc). Dans cette étude, la technique de décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) sera utilisée pour construire des modèles réduits locaux. Informatiquement parlant, le “modèle” sera considéré comme une base de données de résultats de calcul avec capacité d’extrapolation et d’interpolation locale. Une stratégie adaptative pour stocker et accéder à la base de données est étudiée en étendant l’algorithme In situ Adaptive Tabulation (ISAT) proposé initialement par Pope. En fonction de l’usage et des exigences en précision des résultats, la base de données est enrichie en ligne (online) par des appels au modèle fin en respectant une précision spécifiée jusqu’à couvrir le domaine paramétrique entier, après quoi l’évaluation d’une solution devient très peu couteuse. L’approche couplée POD-ISAT proposée dans cette thèse fournit une méthode de réduction de modèle EF très performante. La méthodologie est évaluée sur un cas réel de conditionnement d’air en régime stationnaire de cabine d’avion dépendant de plusieurs paramètres de conception (température et vitesse d’entrée d’air, mode de ventilation personnalisée, conductivité thermique du fuselage, etc.). Pour les problèmes d’évolution en temps, nous explorons une piste de chainage de modèles et d’utilisation d’algorithme de parallélisation en temps tel que l’algorithme pararéel initialement proposé par Lions, Maday et Turinici (2001). Nous proposons ici une variante quasi-Newton de l’algorithme pararéel que nous appelons algorithme Broyden-pararéel. Il est appliqué au calcul de la diffusion d’un gaz dans la cabine d’avion. Cette thèse s’insère dans le cadre du projet CSDL (Complex System Design Lab, Fond Unique Interministériel) visant à développer une plate-forme logicielle multidisciplinaire pour la conception de systèmes complexes. In this thesis, an efficient Reduced Order Modeling (ROM) technique with control of accuracy for parameterized Finite Element solutions is proposed. The ROM methodology is usually necessary to drastically reduce the computational time and allow for tasks like parameter analysis, system performance assessment (aircraft, complex process, etc.). In this thesis, a ROM using Proper Orthogonal Decomposition (POD) will be used to build local models. The “model” will be considered as a database of simulation results store and retrieve the database is studied by extending the algorithm In Situ Adaptive Tabulation (ISAT) originally proposed by Pope (1997). Depending on the use and the accuracy requirements, the database is enriched in situ (i.e. online) by call of the fine (reference) model and construction of a local model with an accuracy region in the parameter space. Once the trust regions cover the whole parameter domain, the computational cost of a solution becomes inexpensive. The coupled POD-ISAT, here proposed, provides a promising effective ROM approach for parametric finite element model. POD is used for the low-order representation of the spatial fields and ISAT for the local representation of the solution in the design parameter space. This method is tested on a Engineering case of stationary air flow in an aircraft cabin. This is a coupled fluid-thermal problem depending on several design parameters (inflow temperature, inflow velocity, fuselage thermal conductivity, etc.). For evolution problems, we explore the use of time-parallel strategies, namely the parareal algorithm originally proposed by Lions, Maday and Turinici (2001). A quasi-Newton variant of the algorithm called Broyden-parareal algorithm is here proposed. It is applied to the computation of the gas diffusion in an aircraft cabin. This thesis is part of the project CSDL (Complex System Design Lab) funded by FUI (Fond Unique Interministériel) aimed at providing a software platform for multidisciplinary design of complex systems.

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    Authors: Tang, Xingling;

    En raison des propriétés physiques, électriques, mécaniques et chimiques exceptionnelles, les nanotubes de carbone(CNTs) sont considérés comme l'un des nanomatériaux les plus importants aujourd'hui. CNTs peuvent être classées comme des nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNTs) ou des nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNTs). La structure d'un SWCNT peut être vue comme une couche d’un atome de graphite de cylindres laminés. Les propriétés des SWCNTs sont fondamentales pour la recherche et pour de nombreuses applications en médecine, en électronique, en environnement, pollution... Le but de cette thèse est d'étudier les propriétés mécaniques et électromécaniques des matériaux SWCNTs avec différentes morphologies. Nous avons étudié les propriétés élastiques des SWCNTs individuels en utilisant la méthode des éléments finis (FE). Nous avons montré que les modules élastiques de SWCNTs dépendent du diamètre, chiralité et la longueur. Les modules élastiques augmentent significativement selon les plus petites valeurs du rayon. Lorsque le rayon devient plus grand, tous les modules élastiques convergent vers une valeur constante asymptotique. En outre, les modules de zigzag et SWCNT chirales sont plus sensibles à la variation du rayon par rapport à SWCNT fauteuil. Nous avons testé le module élastique de SWCNT film mince par nanoindentation. Nous avons trouvé que le module d'Young E et la dureté H de SWCNT film mince sont séparément E= 192.831± 13.922 GPa, H=12.57719 ± 0.759 GPa. Nous avons élaboré un modèle par éléments finis qui représente le comportement des SWCNT film mince dans le processus de nanoindentation. Dans cette étude nous avons élaboré un modèle élasto-plastique pour décrire le comportement mécanique du matériau au cours de l'indentation. Ensuite, nous avons évalué les propriétés élasto-plastiques de SWCNT film mince par l’interaction de la simulation par éléments finis avec les données statistiques du test expérimental. Le modèle bilinéaire proposé approxime bien la performance de SWCNT film mince dans la nanoindentation. Finalement, nous avons étudié les propriétés électrostrictives du composite (P (VDF-TrFE) / SWCNT) à base de SWCNTs par la méthode des éléments finis. Les résultats numériques trouvés montrent que l'électrostriction du composite SWCNT / P (VDP-TrFE) est considérablement dépendant de la fraction volumique de SWCNT et du rapport des constantes diélectriques (SWCNT et P (VDP-TrFE)). Dans ce travail, nous avons constaté que les propriétés des CNTs obtenues théoriquement ou expérimentalement impliquent des inévitables incertitudes. Donc la prise en compte des incertitudes des propriétés des CNTs devient nécessaire. Pour l’analyse de ces incertitudes, nous avons appliqué la méthode de l'optimisation basée sur la fiabilité (RBO). Cette méthode est un outil efficace pour assurer la fiabilité des résultats expérimentaux et numériques dans le processus d'estimation du comportement élasto-plastique pour SWCNT film mince. Carbon nanotubes (CNTs) as one of the most important nanomaterials today have been demonstrated a combination of exceptional physical, electrical, mechanical, and chemical properties, which have resulted in their great potential of industrial application in many fields. CNTs can be categorized as single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). The structure of a SWCNT can be viewed as one-atom-thick layer of graphite rolled cylinder. Well understand the property of SWCNTs is fundamental in the exploration of research and applications of CNTs based products.The present research is focus on evaluating the mechanical and electromechanical properties of SWCNTs materials with different material morphology. Under the hierarchical (or bottom-up) ideal, the elastic properties of the individual SWCNTs were studied by using Finite element (FE) method. Effects of the diameter, chirality and length on the elastic moduli of SWCNTs are discussed based on numerical calculations. Furthermore, the ultra-thin SWCNTs film (~200nm) is prepared by spin coating method. The elastic modulus of SWCNT thin film is estimated by nanoidentation test. Its elasto-plastic properties were then determined by FE simulation combined with the statistics constraints of the experimental results. The results showed that the mechanical performance of SWCNTs thin film during indentation can be approximately represented by a bilinear model. The mechanical parameters of SWCNTs thin film obtained by experiment and numerical calculation are : the Young’s modulus E=192.83± 13.922 Gpa, the tangent modulus Et ≈ 42GPa, and the yield stress Oy ≈ 8.4GPa, respectively. The electrostrictive properties of SWCl\lT- based composite (P(VDF-TrFE)/SWCNT) were also investigated by FE method. Numerical results show that the electrostriction of the SWCNT/P(VDP-TrFE) composite is greatly dependent on the volume fraction of SWCNT and the difference of dielectric constant between SWCNT and P (VDP-TrFE) copolymer. In this work, we found that the properties of CNTs obtained either by theory or by experiments involve inevitable uncertainty, and some are relatively large. Therefore, uncertainty analysis for the predicted properties of CNTs becomes necessary with the increasing product performance demands. The application of Reliability-Based Optimization (RBO) method in the process of elasto-plastic behavior estimation for SWCNT thin film indicates that RBO method should be an effective tool to ensure the reliability of experimental and numerical results.

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    Authors: Brun, Boris;

    Au cours de cette thèse nous avons étudié les effets des interactions entre électrons dansles contacts ponctuels quantiques (QPCs). Les contacts ponctuels quantiques sont des petitscanaux quasi-unidimensionnels, définis à partir de gaz électroniques bidimensionnelsde haute mobilité (2DEG). Une tension négative appliquée sur des grilles métalliques audessus de la surface permet d’ouvrir ou fermer le QPC. Lorsqu’un QPC s’ouvre, de plusen plus de modes électroniques peuvent traverser le QPC, et sa conductance augmente parpas discrets, séparés par un quantum de conductance 2e2/h. On peut le comprendre parle transport unidimensionnel d’une seule particule, car chaque mode transverse contribuepour un quantum de conductance.Mais depuis leurs premières réalisations, les QPCs ont montré des déviations par rapportà ce modèle à une particule. Les plus connues sont un épaulement sous le premier plateau,autour de 0.7×2e2/h, appelé "l’anomalie 0.7", et un pic dans la conductance différentiellequi apparaît à basse température: l’anomalie à zéro polarisation (ZBA).L’instrument que nous avons utilisé pour étudier ces effets d’interactions est un microscopeà effet de grille local (SGM). Cette technique consiste à modifier localement le potentield’un dispositif à l’aide d’une pointe de microscope à force atomique (AFM) chargée négativement,et enregistrer les modifications de la conductance en fonction de la position dela pointe. En utilisant cette technique à très basse température, nous avons montré quenous pouvons moduler les anomalies de conductance du QPC. Nous avons interprété nosrésultats comme la signature d’un cristal d’électrons se formant spontanément à bassedensité dans le QPC à cause de la répulsion Coulombienne: un cristal de Wigner. Onpeut modifier le nombre d’électrons cristallisés en approchant la pointe, et obtenir dessignatures de la parité du nombre d’électrons localisés dans le transport électronique.En fonction de cette parité, le cristal de Wigner présente un état de spin différent, etl’écrantage de ce spin par les électrons de conduction au travers d’un mécanisme appeléeffet Kondo donne une anomalie à zéro polarisation formant alternativement un simplepic ou un double pic. Cette découverte apporte une avancée significative à ce domaine,qui a concentré les efforts de plusieurs groupes importants ces 15 dernières années.Nous avons ensuite réalisé des mesures interférométriques à l’aide du microscope SGM,en créant in situ des interféromètres dans le gaz 2D. Nous avons obtenu les signaturesd’un déphasage supplémentaire dans le régime de la ZBA. Nous attribuons cet effet audéphasage universel accumulé par les électrons à la traversée d’un singulet Kondo, ce quirenforce le fait que la ZBA trouve son origine dans les phénomènes Kondo.Enfin, nous avons adapté la technique SGM au transport thermoélectrique dans les QPCs,et avons imagé pour la première fois les interférences d’électrons se déplaçant sous l’effetd’une différence de température. In this thesis, we studied the effect of electron electron interactions in quantum pointcontacts (QPCs). Quantum point contacts are small quasi-one dimensional channels,designed on a high mobility two-dimensional electron gas (2DEG). A negative voltageapplied on a pair of metallic split gates above the sample surface allows to open or closethe QPC. As a QPC opens, more and more electronic modes are allowed to cross theQPC, and its conductance increases by discrete steps, separated by a conductance quantum2e2/h. This can be understood from a single-particle picture in one-dimensionaltransport, as each transverse mode carries a conductance quantum.But from their first realization 25 years ago, quantum point contacts have shown deviationsfrom this picture, attributed to electron electron interactions. The most well knownare a shoulder below the first plateau, around 0.7×2e2/h, called the "0.7 anomaly", and apeak in the differential conductance that arises at low temperature: the zero bias anomaly(ZBA).The tool we used to study these interaction effects is a scanning gate microscope (SGM).It consists by changing locally the device’s potential with the polarized tip of an atomicforce microscope (AFM), and record the changes in conductance as a function of the tipposition. By performing this technique at very low temperature, we showed that we canmodulate the conductance anomalies of QPCs. We interpret our result as the signatureof a small electrons crystal forming spontaneously at low density in the QPC due to theCoulomb repulsion: a Wigner crystal. We can modify the number of crystallized electronsby approaching the tip, and obtain signatures of the parity of the localized electrons numberin transport features. Depending on this parity, the Wigner crystal has a differentspin state, and screening of this spin by the surrounding electrons through the so-calledKondo effect leads alternatively to a single peak or a split ZBA. This discovery bringsa significant advance in this field, that has attracted research efforts of many importantgroups in the world over the past 15 years.We then performed interferometric measurements thanks to the scanning gate microscopeby creating in-situ interferometers in the 2DEG. We obtained signatures of an additionalphase shift accumulated by the electrons in the ZBA regime. We attribute this effect tothe universal phase shift that electrons accumulate when crossing a Kondo singlet, reinforcingthat the debated origin of the ZBA lies in Kondo physics.Finally, we adapted the SGM technique to the study of thermoelectric transport in QPCs,and for the first time imaged interferences of electrons driven by a temperature difference.

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    Authors: Nguyen Van, Eric;

    Cette thèse étudie la possibilité d’améliorer les performances d’un avion de transport à travers un relâchement de la stabilité de route et une réduction de l’empennage vertical. L’idée principale est l’utilisation active de la poussée différentielle, rendue possible grâce au changement de paradigme apporté par la propulsion électrique distribuée. Ce moyen de contrôle supplémentaire et la réduction de l’empennage vertical sont étudiés en trois axes principaux. L’objectif de la première partie est l’évaluation de la stabilité de route ainsi que la contrôlabilité directionnelle de l’avion afin d’identifier les conditions de vol dimensionnant l’empennage vertical. Une contribution est apportée afin de prendre en compte l’aspect non-conventionnelle de la propulsion électrique distribuée. Des outils mathématiques sont développés pour trimmer l’avion utilisant la poussée différentielle comme moyen de contrôle et des outils aérodynamiques sont développés afin de modéliser un empennage vertical de taille variable ainsi que les interactions aéro-propulsives apparaissant sur une voilure soufflée par des hélices. Cette analyse permet d’isoler des conditions dimensionnantes, particulièrement en cas de pannes moteur au décollage et conduit à une réduction significative de la taille de l’empennage pour des cas statiques. De plus, il est montré que la gouverne de direction peut être remplacée par la poussée différentielle.Dans une seconde partie, les aspects dynamiques d’un avion utilisant la poussée différentielle à la place d’une gouverne de direction sont abordés. Une méthode est proposée afin de répondre au questionnement suivant : comment l’empennage vertical et les systèmes de propulsion devraient être dimensionnés afin de satisfaire un ensemble de qualités de vol imposées ? Une architecture de contrôle automatique et une méthode de co-design se basant sur la synthèse H1 structurée et sur des outils d’optimisation non convexe sont utilisés pour gérer le compromis entre la taille de l’empennage vertical et la bande passante des moteurs. Cet ensemble d’outils est ensuite mis à contribution pour étudier l’avion dans les conditions définies dans la première partie et notamment en présence de pannes moteur. Dans une dernière partie, un moyen de recherche expérimentale est développé afin de contribuer à un effort de production de donnée sur la propulsion électrique distribuée. Ce démonstrateur de vol est spécifiquement orienté vers l’étude de la mécanique de vol latérale d’un avion possédant une aile soufflée. Il a été possible d’identifier depuis les mesures réalisées en vol, les dérivées aérodynamiques de l’avion ainsi que leur dépendance à la poussée. Cela a ensuite permis d’illustrer les particularités de la dynamique de vol d’un avion à propulsion distribuée et aile soufflée. The possibility to increase the performance of a transport aircraft through a relaxation of the directional static stability, also called weathercock stability, is studied in this thesis. A change of paradigm brought by the concept of distributed electric propulsion allows the consideration of an active use of differential thrust. This additional means of flight control and the reduction of the vertical tail are the main ideas explored in this work. In a first part, the directional static stability and controllability of an aircraft are evaluated to find the sizing flight conditions for the vertical tail. The contribution here is to take into account the specificities of the unconventional propulsion system. Mathematical tools are developed to trim the aircraft using differential thrust as a mean of directional control and aerodynamic tools are constructed to describe the variable vertical tail size and the aero-propulsive interactions taking place between a propeller and a wing. This analysis isolates a sizing flight condition, particularly the case of engine failure at take-off, for the vertical tail and leads to a significant reduction in surface area. It is also shown that the rudder control surface could be removed and replaced by differential thrust. In a second part, the flight dynamic aspects of an aircraft with a small vertical tail and differential thrust as the only means of directional control are studied. A methodology is proposed to answer the question of how should the vertical tail and propulsion system be designed to satisfy a set of prescribed flight handling qualities ? An automatic control architecture and co-design methodology relying on structured H1 control design and non convex optimisation tools are utilized and developed to manage the trade off between vertical tail size and engine bandwidth. This framework is used in the flight conditions defined in the first part and notably in presence of engine failures.In a last part, a means of experimental research is developed to contribute to an effort to produce experimental data on distributed electric propulsion. This flight demonstrator is specifically oriented toward the study of the lateral flight mechanics of an aircraft having a large portion of the wing embedded in the propeller slipstream. It was possible to identify the aerodynamic derivatives and their dependence on the thrust from the flight data to illustrate the particularity of flight dynamics with distributed propulsion and blown wing.

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      Doctoral thesis . 2020
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    Authors: Padilla, Arturo;

    Les travaux présentés dans ce mémoire traitent de l'identification des systèmes dynamiques représentés sous la forme de modèles linéaires continus à paramètres variant lentement au cours du temps. La complexité du problème d'identification provient d'une part du caractère inconnu de la loi de variation des paramètres et d'autre part de la présence de bruits de nature inconnue sur les signaux mesurés. Les solutions proposées s'appuient sur une combinaison judicieuse du filtre de Kalman en supposant que les variations des paramètres peuvent être représentées sous la forme d'une marche aléatoire et de la méthode de la variable instrumentale qui présente l'avantage d'être robuste vis à vis de la nature des bruits de mesure. Les algorithmes de type récursif sont développés dans un contexte d'identification en boucle ouverte et en boucle fermée. Les différentes variantes se distinguent par la manière dont est construit la variable instrumentale. Inspirée de la solution développée pour les systèmes linéaires à temps invariant, une construction adaptative de la variable instrumentale est suggérée pour pouvoir suivre au mieux l'évolution des paramètres. Les performances des méthodes développées sont évaluées à l'aide de simulations de Monte Carlo et montrent la suprématie des solutions proposées s'appuyant sur la variable instrumentale par rapport celles plus classiques des moindres carrés récursifs. Les aspects pratiques et d'implantation numérique sont d'une importance capitale pour obtenir de bonnes performances lorsque ces estimateurs sont embarqués. Ces aspects sont étudiés en détails et plusieurs solutions sont proposées non seulement pour robustifier les estimateurs vis à vis du choix des hyper-paramètres mais également vis à vis de leur implantation numérique. Les algorithmes développés sont venus enrichir les fonctions de la boîte à outils CONTSID pour Matlab. Enfin, les estimateurs développés sont exploités pour faire le suivi de paramètres de deux systèmes physiques : un benchmark disponible dans la littérature constitué d'un filtre électronique passe-bande et une vanne papillon équipant les moteurs de voiture. Les deux applications montrent le potentiel des approches proposées pour faire le suivi de paramètres physiques variant lentement dans le temps The work presented in this thesis deals with the identification of dynamic systems represented through continuous-time linear models with slowly time-varying parameters. The complexity of the identification problem comes on the one hand from the unknown character of the parameter variations and on the other hand from the presence of noises of unknown nature on the measured signals. The proposed solutions rely on a judicious combination of the Kalman filter assuming that the variations of the parameters can be represented in the form of a random walk, and the method of the instrumental variable which has the advantage of being robust with respect to the nature of the measurement noises. The recursive algorithms are developed in an open-loop and closed-loop identification setting. The different variants are distinguished by the way in which the instrumental variable is built. Inspired by the solution developed for time-invariant linear systems, an adaptive construction of the instrumental variable is suggested in order to be able to follow the evolution of the parameters as well as possible. The performance of the developed methods are evaluated using Monte Carlo simulations and show the supremacy of the proposed solutions based on the instrumental variable compared with the more classical least squares based approaches. The practical aspects and implementation issues are of paramount importance to obtain a good performance when these estimators are used. These aspects are studied in detail and several solutions are proposed not only to robustify the estimators with respect to the choice of hyperparameters but also with respect to their numerical implementation. The algorithms developed have enhanced the functions of the CONTSID toolbox for Matlab. Finally, the developed estimators are considered in order to track parameters of two physical systems: a benchmark available in the literature consisting of a bandpass electronic filter and a throttle valve equipping the car engines. Both applications show the potential of the proposed approaches to track physical parameters that vary slowly over time

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    Authors: Pierre, Mathieu;

    Cette thèse présente une étude du transport électronique à basse température dans des transistors à effet de champ nanométriques en silicium sur isolant. Leur comportement électrique dépend notamment de la constitution des jonctions entre les réservoirs et le canal, qui est déterminée lors de la fabrication par l'utilisation d'espaceurs de part et d'autre de la grille. Cette différence de comportement est exacerbée à basse température. Dans des transistors très courts, de longueur de grille typique égale à 30 nm, compte tenu de la diffusion des dopants lors du recuit d'activation, il est possible d'obtenir sous la grille un unique donneur bien couplé aux deux réservoirs. Sa présence est révélée par de l'effet tunnel résonant à travers les niveaux d'énergie associés à ses orbitales, observé à basse température à des tensions de grille inférieures au seuil du transistor. L'estimation de l'énergie d'ionisation de ce donneur donne une valeur supérieure à la valeur attendue pour un donneur dans du silicium massif, ce qui est attribué à l'effet du confinement diélectrique du donneur. À l'inverse, il est possible de définir des résistances d'accès au canal suffisantes pour y confiner les électrons. Un transistor se comporte alors comme un transistor mono-électronique à basse température, dont l'îlot est situé sous la grille. Ce moyen de créer un transistor mono-électronique est étendu à des systèmes d'îlots couplés, en déposant plusieurs grilles entre la source et le drain. Plusieurs comportements sont obtenus selon l'écart entre les grilles et la longueur des espaceurs. Ces systèmes sont utilisés pour réaliser le transfert d'un électron unique. We present low temperature electronic transport measurements in silicon-on-insulator nano-MOSFETs. Their electrical properties depend in particular on the junctions between the reservoirs and the transistor channel, determined during fabrication by the spacers deposited on both sides of the gate. The behaviour differences are emphasized at low temperature. In ultra-scaled transistors, with a typical gate length of 30 nm, dopants diffusion during activation annealing can result in a single dopant well coupled to the reservoirs located in the middle of the channel, below the gate. It is revealed at low temperature below the transistor threshold by resonant tunnelling through its energy levels. An estimation of its ionization energy gives an enhanced value as compared to the bulk value, attributed to the dielectric confinement of the donor. On the contrary, electrons can be confined in the transistor channel by high enough access resistances. Thus samples turn at low temperature into single electron transistors, with the island located below the gate. It is extended to coupled dots systems, by depositing several gates between source and drain. Their behaviour depends on the distance between gates and on spacers length. These systems are used to transfer a single electron.

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    Authors: HALIMA, Imen;

    La sécurité des personnes âgées est un enjeu majeur de santé publique. Les travaux de cette Thèse ont porté plus particulièrement un système de détection et de prévention des chutes pouvant être utilisé en Ehpad ou au domicile des personnes autonomes. Pour cela, nous avons utilisé un dispositif à bas coût composé d'une caméra de profondeur et d'une caméra thermique. Ce dispositif fonctionne d'une façon autonome, en temps réel, de jour comme de nuit et permet de préserver l'anonymat de la personne. L'objectif de la thèse était de développer des algorithmes de suivi de la personne et d'identification de son activité afin d'extraire, à court terme, des paramètres pour la détection de la chute et, à long terme, des indices de la fragilité de la personne. Pour cette Thèse, nous avons exploré deux stratégies permettant ce suivi : 1) Une méthode classique de suivi de la personne basée sur du filtrage particulaire. Dans cette approche, les informations acquises par les deux caméras ont été fusionnées afin de suivre la tête de la personne tout au long de la séquence d'images. 2) Une méthode de reconnaissance de l'activité de la personne à partir d’un apprentissage profond sur les séquences d'images thermiques et de profondeurs. Nous avons choisi de détecter quatre postures (assis, debout, allongé sur le lit et allongé par terre) à partir de nos propres bases de données. Nous pensons qu'a terme, l'analyse de la séquence temporelle des postures extraites par nos algorithmes permettra de détecter les signes de fragilité de la personne âgés. The safety of the elderly people is a major public health issue. The work of this Thesis concerned more particularly a fall detection and prevention system that can be used in retirement homes or in the home of autonomous people. For this, we used a low-cost device composed of a depth camera and a thermal camera. This device works autonomously, in real time, day and night and allows to preserve the privacy of the person. The objective of the thesis was to develop algorithms for tracking the person and identifying his activity in order to extract, in the short term, parameters for the detection of the fall and, in the long term, indices of the person's fragility. For this Thesis, we explored two strategies allowing this monitoring: 1) A people tracking method based on particle filtering. In this approach, the information acquired by the two cameras was merged in order to follow the person's head throughout the image sequence. 2) A method of recognizing the person's activity based on deep learning applied on thermal and depth image sequences. We chose to detect four postures (sitting, standing, lying down and fall) from an own acquired dataset. We believe that in the long term, the analysis of the temporal sequence of the postures extracted by our algorithms will allow to detect signs of frailty of the elderly person.

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    Authors: Chounet, François;

    Pour comprendre les enjeux li´es `a l’endettement public dans la cr´edibilit´e des accords mon´etairesdans le cas de l’entre-deux-guerres, nous ´etudierons l’influence de l’endettement public sur l’´etalon-or,de sa fondation dans la seconde moiti´e du XIXe si`ecle, `a son abandon au cours de la grande d´epression.La qualit´e des finances publiques, en particulier l’endettement public, fut d´eterminante dans la capacit´ed’une nation `a adh´erer `a cet accord mon´etaire. L’endettement public joua aussi un rˆole d´ecisif dans lafin de ces syst`emes mon´etaires, `a l’issue de la Grande Guerre et lors de la grande d´epression. Dans unsecond temps, notre d´emarche consistera `a comprendre les m´ecanismes qui conduisirent l’endettementpublic `a ˆetre en partie responsable de la fin de l’´etalon de change-or et de l’´emergence de nouveauxblocs mon´etaires dans les ann´ees trente. Face `a la grande d´epression, les modalit´es d’organisation et defonctionnement de cet accord mon´etaire, rendirent impossible son maintien. Si les variables ´economiqueset politiques furent d´eterminantes dans son abandon, celles d’endettement public jou`erent aussi. Apr`esavoir d´ecrit les modalit´es de sortie de l’´etalon de change-or, nous montrerons les m´ecanismes th´eoriquesqui lient les crises mon´etaires et les crises d’endettement et les appliquerons `a la grande d´epression. Nous´etudierons en particulier le cas de la France. Nous montrerons `a l’aide d’un mod`ele de dur´ee, l’influencede la dette publique dans le maintien des parit´es-or pendant la crise. Enfin, nous verrons comment denouveaux blocs mon´etaires se form`erent. To understand the challenges linked to public debt in credibility of monetary agreementsbetween the World Wars, we shall study influence of public debt on the gold standard, from its founda-tion in the second half of the XIXth century to end during the Great Depression. The quality of publicfinances, in particular the public debt, was determining in the capacity of a nation to subscribe to thismonetary agreement. The public debt also had a decisive role in the end of these monetary systems, atthe end of World War I and during the Great Depression. In a second part, our approach will consistin understanding mechanisms which led public debt to be partly accountable for the end of the gold-exchange standard and the rise of new monetary blocks in the thirties. Facing the Great Depression, themodalities of organization and functioning of this monetary agreement, made impossible to sustain it. Ifeconomic and political variables were determining in its end, variables linked to public debt played too.Having described modalities of release of gold-exchange standard, we shall show the theoretical mecha-nisms which link monetary crisis and debts crisis and we will applied them to the Great Depression. Wewill study in particular the case of France. We shall show using a duration model, influence of publicdebt in preservation of gold parity during the crisis. Finally, we shall see how new monetary blocks formed.

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    Oskar Bordeaux
    Doctoral thesis
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    Authors: Moulin, Aimie;

    Cette thèse concerne l'étude de l'interaction air-mer, due aux échanges de mouvements, avec un modèle idéalisé mais consistant. Les études sont réalisées à partir d'un modèle shallow-water bicouches (une pour l'océan et une pour l'atmosphère), avec une fine résolution spatiale et temporelle. L'interaction est uniquement due à la friction de surface entre les deux couches.Elle est implémentée par une loi de friction quadratique. La force appliquée à l'océan est calculée en utilisant la différence de vitesse entre les vents et les courants. Pour la force appliquée à l'atmosphère on distingue deux cas l'interaction ``1way'' et ``2way''. Pour la première, la friction appliquée à l'atmosphère néglige la dynamique de l'océan; elle est calculée en utilisant uniquement les vents. Pour l'interaction ``2W'', la friction appliquée à l'atmosphère est l'opposée de celle appliquée à l'océan.Trois configurations idéalisées sont explorées ici.La première configuration explique la génération d'une instabilité barotrope dans l'océan due à la force de friction quadratique et la dissipation visqueuse horizontale de l'atmosphère. Dans le cas 1W le cisaillement entraîne une instabilité barotrope dans l'océan. Dans le cas 2W, l'instabilité est amplifiée en amplitude et en dimension et est transférée à l'atmosphère. L'échelle principale de cette instabilité correspond à celle du rayon de Rossby dans l'océan. Elle est uniquement visible dans les modèles numériques, lorsque la dynamique est résolue à cette échelle à la fois dans l'océan mais aussi dans l'atmosphère.Dans la deuxième configuration, des expériences pour différentes valeurs du coefficient de traînée de surface sont réalisées. Le forçage diffère de la première configuration, et permet d'avoir une dynamique turbulente dans l'océan et l'atmosphère. L'énergie perdue par l'atmosphère et gagnée par l'océan par cisaillement à l'interface sont déterminées et comparées aux estimations basées sur les vitesses moyennes. La corrélations entre la vorticité océanique et atmosphérique est déterminée à l'échelle synoptique et méso-échelle de l'atmosphère. L'océan a un rôle passif, et absorbe l'énergie cinétique à quasiment tout les instants et tous les lieux. Les résultats différent des études réalisées à l'échelle du bassin. De par les faibles vitesses de l'océan, le transfert d'énergie dépend que faiblement des courants. La dynamique de l'océan laisse cependant son empreinte dans la dynamique de l'atmosphère conduisant à un état `quenched disorder' du système océan-atmosphère, pour le plus fort coefficient de friction utilisé.La dernière configuration, considère l'échange de mouvements entre l'océan et l'atmosphère autour d'une île circulaire. Dans les simulations actuelles de la dynamique océanique, le champs du forçage atmosphérique est généralement trop grossier pour inclure la présence de petites îles (<100km). Dans les calculs présentés ici, l'île est représenté dans la couche atmosphérique par un coefficient de traînée cent fois plus fort au dessus de l'île que l'océan. Cela engendre de la vorticité dans l'atmosphère , autour et près du sillage de l'île. L'influence de la vorticité atmosphérique sur la vorticité de l'océan, l'upwelling, la turbulence et le transfert d'énergieest considéré en utilisant des simulations couplées océan-atmosphère.Les résultats sont comparés avec des simulations ayant un forçage atmosphérique constant dans le temps et l'espace (pas de sillage) et des simulations "1W" (pour lesquelles les courants n'ont pas d'influence sur l'atmosphère).Les résultats des simulations sont en accords avec les travaux et les observations précédemment réalisés, et confirment que le sillage atmosphérique est le principal processus générant des tourbillons océanique dans le lit de l'île. Il est aussi montré que la vorticité est injectée directement par le rotationel du vent, mais aussi par la force du vent perpendiculaireau gradient d'épaisseur de la couche de surface océanique. This thesis considers air-sea interaction, due to momentum exchange, in an idealized but consistent model. Two superposed one-layer fine-resolution shallow-water models are numerically integrated. The upper layer represents the atmosphere and the lower layer the ocean. The interaction is only due to the shear between the two layers. The shear applied to the ocean is calculated using the velocity difference between the ocean and the atmosphere.The frictional force between the two-layers is implemented using the quadratic drag law. Three idealized configurations are explored.First, a new mechanism that induces barotropic instability in the ocean is discussed. It is due to air-sea interaction with a quadratic drag law and horizontal viscous dissipation in the atmosphere. I show that the instability spreads to the atmosphere. The preferred spatial scale of the instability is that of the oceanic baroclinic Rossby radius of deformation.It can only be represented in numerical models, when the dynamics at this scale is resolved in the atmosphere and the ocean.In one-way interaction the shear applied to the atmosphere neglectsthe ocean dynamics, it is calculated using the atmospheric wind, only. In two-way interaction it is opposite to the shear applied to the ocean.In the one-way interaction the atmospheric shear leads to a barotropic instability in the ocean. The instability in the ocean is amplified, in amplitude and scale, in two-way interaction and also triggers an instability in the atmosphere.Second, the air-sea interaction at the atmospheric synoptic and mesoscale due to momentum transfer, only, is considered. Experiments with different values of the surface friction drag coefficient are performed, with a different atmospheric forcing from the first configuration, that leads to a turbulent dynamics in the atmosphere and the ocean. The actual energy loss of the atmosphere and the energy gain by the ocean, due to the inter-facial shear,is determined and compared to the estimates based on average speeds.The correlation between the vorticity in the atmosphere and the ocean is determined. Results differ from previous investigations where the exchange of momentum was considered at basin scale. It is shown that the ocean has a passive role, absorbing kinetic energy at nearly all times and locations.Due to the feeble velocities in the ocean, the energy transfer depends only weakly on the ocean velocity. The ocean dynamics leaves nevertheless its imprint in the atmospheric dynamics leading to a quenched disordered state of the atmosphere-ocean system, for the highest value of the friction coefficient considered. This finding questions the ergodic hypothesis, which is at the basis of a large number of experimental, observational and numericalresults in ocean, atmosphere and climate dynamics.The last configuration considers the air-sea interaction, due to momentum exchange, around a circular island. In todays simulations of the ocean dynamics, the atmospheric forcing fields are usually too coarse to include the presence of smaller islands (typically < 100km).In the calculations presented here, the island is represented in the atmospheric layer by a hundred fold increased drag coefficient above the island as compared to the ocean. It leads to an increased atmospheric vorticity in the vicinity and in the wake of the island. The influence of the atmospheric vorticity on the ocean vorticity, upwelling, turbulence and energy transfer is considered by performing fully coupled simulations of the atmosphere-oceandynamics. The results are compared to simulations with a constant, in space and time, atmospheric forcing (no wake) and simulations with one-waycoupling only (where the ocean velocity has no influence on the atmosphere).Results of our simulations agree with previous published work and observations, and confirm that the wind-wake is the main process leading to mesoscale oceanic eddies in the lee of an island.

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      Other literature type . 2015
      Hal-Diderot
      Doctoral thesis . 2015
      Data sources: Hal-Diderot
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    Authors: Lizardo Huerta, Juan Carlos;

    This work focused on the study of the unimolecular decomposition of the low-temperature reactions of alkenes. The oxidation of these molecules is essential in the understanding of the mechanisms of combustion, because they are initially present in conventional fuels or formed as intermediates in the oxidation process. The theoretical study can be divided in two parts: - The study of the decomposition of hydroxyalkylperoxyl radicals (HOROO•) obtained from the addition of an •OH radical on the alkene, followed by a subsequent addition of the formed radical •ROH on molecular oxygen. This study was conducted in a systematic way on a set of representative radicals of alkenes in order to highlight the influence of the intramolecular environment on the rate constants. The results clearly showed the major influence of parameters such as the presence of a hydroxyl group in [beta] position with respect to the reactive carbon atom, the nature of the carbon atoms bearing the transferred hydrogen, the size of the transition state ring and the presence of intramolecular hydrogen bonds. - The study of the unimolecular decomposition of the allylperoxy radicals obtained from the addition of a resonance-stabilized radical on molecular oxygen. The complexity of these systems, specifically induced by the mesomeric structures of heavy allyl radicals and the role of cis and trans conformations alkenes parents, have been highlighted in this work. It has been shown that the formation of a compound 1-alkenyloxirane is favored at low-temperatures, which shows the importance of these reactions, usually neglected in the kinetic models for the combustion of alkenes Ce travail de thèse a porté sur l'étude des réactions unimoléculaires de décomposition des alcènes à basse température. L'oxydation de ces molécules est primordiale dans la compréhension des mécanismes de combustion, car elles peuvent être présentes initialement dans des carburants usuels ou formées en tant qu'intermédiaires dans le processus d'oxydation. L’étude théorique menée peut se décomposer en deux parties : - L’étude des réactions de décomposition des radicaux hydroxyalkylperoxyles (HOROO•) obtenus à partir de l’addition d’un radical •OH sur l’alcène, suivi par une addition du radical •ROH sur l’oxygène moléculaire. Cette étude a été conduite de façon systématique sur un ensemble de radicaux représentatifs d'alcènes afin de mettre en évidence l'influence de l'environnement intramoléculaire sur les constantes de vitesse. Les résultats obtenus ont montré l’influence très nette de certains paramètres comme la présence d'un groupement hydroxyle en position [bêta] par rapport à l'atome de carbone réactif, la nature des atomes de carbone portant les hydrogènes transférés, la taille des cycles de transition ou encore la présence d'une liaison hydrogène intramoléculaire. - L’étude des réactions de décomposition unimoléculaires des radicaux allylperoxyles obtenus à partir de l’addition des radicaux allyliques sur l’oxygène. La grande complexité de ces systèmes a été mise en avant au cours de ce travail. Il a ainsi pu être mis en évidence que la formation d'un composé de type 1-alcenyloxirane est favorisée à basse température ce qui montre l'importance de ces réactions, souvent négligées dans les modèles

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    Authors: Bui, Dung;

    Cette thèse porte sur la conception des méthodes robustes de réduction d’ordre de modèles numériques de type Éléments Finis (EF) avec contrôle de la précision. La réduction d’ordre est en général nécessaire pour réduire drastiquement les temps de calcul et permettre ainsi une analyse paramétrique, une étude de faisabilité ou de performance de système (avion, unité de production, procédé complexe, etc). Dans cette étude, la technique de décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) sera utilisée pour construire des modèles réduits locaux. Informatiquement parlant, le “modèle” sera considéré comme une base de données de résultats de calcul avec capacité d’extrapolation et d’interpolation locale. Une stratégie adaptative pour stocker et accéder à la base de données est étudiée en étendant l’algorithme In situ Adaptive Tabulation (ISAT) proposé initialement par Pope. En fonction de l’usage et des exigences en précision des résultats, la base de données est enrichie en ligne (online) par des appels au modèle fin en respectant une précision spécifiée jusqu’à couvrir le domaine paramétrique entier, après quoi l’évaluation d’une solution devient très peu couteuse. L’approche couplée POD-ISAT proposée dans cette thèse fournit une méthode de réduction de modèle EF très performante. La méthodologie est évaluée sur un cas réel de conditionnement d’air en régime stationnaire de cabine d’avion dépendant de plusieurs paramètres de conception (température et vitesse d’entrée d’air, mode de ventilation personnalisée, conductivité thermique du fuselage, etc.). Pour les problèmes d’évolution en temps, nous explorons une piste de chainage de modèles et d’utilisation d’algorithme de parallélisation en temps tel que l’algorithme pararéel initialement proposé par Lions, Maday et Turinici (2001). Nous proposons ici une variante quasi-Newton de l’algorithme pararéel que nous appelons algorithme Broyden-pararéel. Il est appliqué au calcul de la diffusion d’un gaz dans la cabine d’avion. Cette thèse s’insère dans le cadre du projet CSDL (Complex System Design Lab, Fond Unique Interministériel) visant à développer une plate-forme logicielle multidisciplinaire pour la conception de systèmes complexes. In this thesis, an efficient Reduced Order Modeling (ROM) technique with control of accuracy for parameterized Finite Element solutions is proposed. The ROM methodology is usually necessary to drastically reduce the computational time and allow for tasks like parameter analysis, system performance assessment (aircraft, complex process, etc.). In this thesis, a ROM using Proper Orthogonal Decomposition (POD) will be used to build local models. The “model” will be considered as a database of simulation results store and retrieve the database is studied by extending the algorithm In Situ Adaptive Tabulation (ISAT) originally proposed by Pope (1997). Depending on the use and the accuracy requirements, the database is enriched in situ (i.e. online) by call of the fine (reference) model and construction of a local model with an accuracy region in the parameter space. Once the trust regions cover the whole parameter domain, the computational cost of a solution becomes inexpensive. The coupled POD-ISAT, here proposed, provides a promising effective ROM approach for parametric finite element model. POD is used for the low-order representation of the spatial fields and ISAT for the local representation of the solution in the design parameter space. This method is tested on a Engineering case of stationary air flow in an aircraft cabin. This is a coupled fluid-thermal problem depending on several design parameters (inflow temperature, inflow velocity, fuselage thermal conductivity, etc.). For evolution problems, we explore the use of time-parallel strategies, namely the parareal algorithm originally proposed by Lions, Maday and Turinici (2001). A quasi-Newton variant of the algorithm called Broyden-parareal algorithm is here proposed. It is applied to the computation of the gas diffusion in an aircraft cabin. This thesis is part of the project CSDL (Complex System Design Lab) funded by FUI (Fond Unique Interministériel) aimed at providing a software platform for multidisciplinary design of complex systems.

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    Hal-Diderot
    Doctoral thesis . 2014
    Data sources: Hal-Diderot
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      Hal-Diderot
      Doctoral thesis . 2014
      Data sources: Hal-Diderot