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Plasma-catalytic processes with copper manganese oxide catalysts for the abatement of volatile organic compounds
Plasma-catalytic processes with copper manganese oxide catalysts for the abatement of volatile organic compounds


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Les rejets d’air chargé en composés organiques volatils (COVs) dans l'environnement contribuent à la formation d'ozone troposphérique, de smog photochimique, à l’augmentation de l'effet de serre et à la destruction de la couche d'ozone stratosphérique. De plus, pour la plupart, ceux-ci s’avèrent dangereux pour l’être humain. Les techniques de traitement par plasma non thermique (PNT) offrent d’intéressantes perspectives pour l'élimination de faibles concentrations de polluants dans l'air à des débits élevés. Cependant la formation indésirable de sous-produits entrave l’application industrielle d’un tel procédé. Par opposition, la combinaison du PNT avec un catalyseur sélectif (plasma-catalyse) peut être une alternative attractive. L’état actuel des connaissances concernant l’utilisation de catalyseurs à base d’oxydes de manganèse pour l’élimination du toluène en configuration post-plasma catalyse (PPC) a tout d’abord été abordée. La décomposition du toluène sous air humide étudiée à l'aide d'un réacteur cylindrique DBD (Barrier Dielectric Discharge) rempli de billes de verre, première étape avant l’intégration du catalyseur, a permis de clarifier le rôle de l’eau. Parallèlement l’oxydation totale du toluène a été étudiée sur des catalyseurs CuMnOx synthétisés par des voies de synthèse récentes. Ces mêmes catalyseurs ont finalement été intégrés en catalyse post-plasma (CPP) utilisant un réacteur pointe-plaque à décharge couronne en courant continu pour l’abattement du trichloroéthylène (TCE) en air humide. Pour chaque procédé d’abattement de COV utilisé, les avantages et inconvénients ont été tout particulièrement soulignés.
Release of volatile organic compounds (VOCs) laden air into the environment contributes to the formation of tropospheric ozone, photochemical smog, enhancing the greenhouse effect and the destruction of the stratospheric ozone layer. Moreover, most of them are hazardous for human being. Non-thermal plasma techniques (NTPs) offer interesting perspectives for the removal of low concentrations of pollutants in air at high flow rates. However undesired by–product formation hinders its use in industrial applications. In contrast, the combination of NTP with a selective catalyst (plasma–catalysis) can be an attractive alternative. An overview of the present state of knowledge using MnOx based catalysts for toluene abatement in post-plasma catalysis (PPC) configuration is first of all herein given. Toluene decomposition in moist air with glass beads packed bed dielectric barrier discharge (DBD) cylindrical reactor alone, first step before combining it with a catalyst, has been studied and the role of water has been clarified. Concomitantly toluene total oxidation has been investigated on CuMnOx catalysts prepared by recent synthesis routes. These catalysts were finally integrated in a post-plasma catalysis PPC configuration using a 10-pin-to-plate negative DC corona discharge to be tested in trichloroethylene (TCE) abatement. For each process of VOC abatement used herein, the advantages and drawbacks have been particularly highlighted.
Les rejets d’air chargé en composés organiques volatils (COVs) dans l'environnement contribuent à la formation d'ozone troposphérique, de smog photochimique, à l’augmentation de l'effet de serre et à la destruction de la couche d'ozone stratosphérique. De plus, pour la plupart, ceux-ci s’avèrent dangereux pour l’être humain. Les techniques de traitement par plasma non thermique (PNT) offrent d’intéressantes perspectives pour l'élimination de faibles concentrations de polluants dans l'air à des débits élevés. Cependant la formation indésirable de sous-produits entrave l’application industrielle d’un tel procédé. Par opposition, la combinaison du PNT avec un catalyseur sélectif (plasma-catalyse) peut être une alternative attractive. L’état actuel des connaissances concernant l’utilisation de catalyseurs à base d’oxydes de manganèse pour l’élimination du toluène en configuration post-plasma catalyse (PPC) a tout d’abord été abordée. La décomposition du toluène sous air humide étudiée à l'aide d'un réacteur cylindrique DBD (Barrier Dielectric Discharge) rempli de billes de verre, première étape avant l’intégration du catalyseur, a permis de clarifier le rôle de l’eau. Parallèlement l’oxydation totale du toluène a été étudiée sur des catalyseurs CuMnOx synthétisés par des voies de synthèse récentes. Ces mêmes catalyseurs ont finalement été intégrés en catalyse post-plasma (CPP) utilisant un réacteur pointe-plaque à décharge couronne en courant continu pour l’abattement du trichloroéthylène (TCE) en air humide. Pour chaque procédé d’abattement de COV utilisé, les avantages et inconvénients ont été tout particulièrement soulignés.
Release of volatile organic compounds (VOCs) laden air into the environment contributes to the formation of tropospheric ozone, photochemical smog, enhancing the greenhouse effect and the destruction of the stratospheric ozone layer. Moreover, most of them are hazardous for human being. Non-thermal plasma techniques (NTPs) offer interesting perspectives for the removal of low concentrations of pollutants in air at high flow rates. However undesired by–product formation hinders its use in industrial applications. In contrast, the combination of NTP with a selective catalyst (plasma–catalysis) can be an attractive alternative. An overview of the present state of knowledge using MnOx based catalysts for toluene abatement in post-plasma catalysis (PPC) configuration is first of all herein given. Toluene decomposition in moist air with glass beads packed bed dielectric barrier discharge (DBD) cylindrical reactor alone, first step before combining it with a catalyst, has been studied and the role of water has been clarified. Concomitantly toluene total oxidation has been investigated on CuMnOx catalysts prepared by recent synthesis routes. These catalysts were finally integrated in a post-plasma catalysis PPC configuration using a 10-pin-to-plate negative DC corona discharge to be tested in trichloroethylene (TCE) abatement. For each process of VOC abatement used herein, the advantages and drawbacks have been particularly highlighted.
18-09-2018
18-09-2018
Thèse
Thèse

Systèmes et techniques interférométriques pour la caractérisation hyperfréquence
Systèmes et techniques interférométriques pour la caractérisation hyperfréquence


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Ce manuscrit se veut être une synthèse non exhaustive qui retrace l’essentiel de mes activités scientifiques et pédagogiques. Le document s’articule autour de quatre parties. La première partie retrace mes activités de recherche effectuées à l’IEMN. Elle détaille, par ailleurs, les enseignements et les responsabilités pédagogiques assumés principalement au sein du département GEII de l’IUT A de Lille. La deuxième partie est consacrée au contexte général des travaux de recherche. Les fondements théoriques et un état de l’art relatifs aux techniques de caractérisation hyperfréquence sont présentés. Ces méthodes adressent des besoins de mesure sur un large panel d’applications. Les activités scientifiques dans la période 2003-2017 au sein de l’IEMN autour de la caractérisation électrique et électromagnétique à plusieurs échelles de dimensions sont décrites dans la troisième partie. Bien que les méthodes classiques soient largement décrites dans la littérature et établies dans les laboratoires académiques et industriels, deux voies originales et ambitieuses ont été explorées avec pour objectifs respectifs : (i) le développement de capteurs pour le Contrôle Non Destructif (CND) basés sur la technique interférométrique six-port dans un contexte hors laboratoire, (ii) le développement de plates-formes de mesure pour la nano-caractérisation de matériaux et de dispositifs électriques basées sur des techniques interférométriques accordables. Les enjeux et défis autour de ces deux thématiques sont au cœur d’initiatives internationales d’envergure. C’est dans ce contexte très concurrentiel que différentes actions sont menées à l’IEMN pour renforcer la position qui est la sienne sur la scène internationale. Les performances obtenues dans le cadre de ces recherches sont à l’Etat de l’Art. Enfin, dans la dernière partie, un éclairage succinct sur les perspectives de recherche est décrit.
My main scientific and educational activities are described in this manuscript. The document is divided in four parts. The first part reviews my research activities at IEMN. In addition, it details teaching and educational responsibilities assumed mainly within the department GEII of the IUT A of Lille. The second part is devoted to the general context of the research work. The theoretical foundations and a state of the art relating to microwave characterization techniques are presented. These methods address measurement needs on a wide range of applications. The scientific activities in the period 2003-2017 within the IEMN around electrical and electromagnetic characterization at several scales of dimensions are described in the third part. Although classical methods are widely described in the literature and established in both academic and industrial laboratories, two original and ambitious paths have been explored with the following objectives: (i) the development of sensors for Non Destructive Testing (NDT) based on the six-port interferometric technique for industrial applications, (ii) the development of measurement platforms for the nano-characterization of materials and electrical devices based on tuneable interferometric techniques. The challenges around these themes are at the heart of major international initiatives. It is in this very competitive context that various actions are carried out at IEMN to strengthen its position at the international level. The performances obtained are at the State of the Art. Finally, in the last part, a brief overview of research perspectives is described.
Ce manuscrit se veut être une synthèse non exhaustive qui retrace l’essentiel de mes activités scientifiques et pédagogiques. Le document s’articule autour de quatre parties. La première partie retrace mes activités de recherche effectuées à l’IEMN. Elle détaille, par ailleurs, les enseignements et les responsabilités pédagogiques assumés principalement au sein du département GEII de l’IUT A de Lille. La deuxième partie est consacrée au contexte général des travaux de recherche. Les fondements théoriques et un état de l’art relatifs aux techniques de caractérisation hyperfréquence sont présentés. Ces méthodes adressent des besoins de mesure sur un large panel d’applications. Les activités scientifiques dans la période 2003-2017 au sein de l’IEMN autour de la caractérisation électrique et électromagnétique à plusieurs échelles de dimensions sont décrites dans la troisième partie. Bien que les méthodes classiques soient largement décrites dans la littérature et établies dans les laboratoires académiques et industriels, deux voies originales et ambitieuses ont été explorées avec pour objectifs respectifs : (i) le développement de capteurs pour le Contrôle Non Destructif (CND) basés sur la technique interférométrique six-port dans un contexte hors laboratoire, (ii) le développement de plates-formes de mesure pour la nano-caractérisation de matériaux et de dispositifs électriques basées sur des techniques interférométriques accordables. Les enjeux et défis autour de ces deux thématiques sont au cœur d’initiatives internationales d’envergure. C’est dans ce contexte très concurrentiel que différentes actions sont menées à l’IEMN pour renforcer la position qui est la sienne sur la scène internationale. Les performances obtenues dans le cadre de ces recherches sont à l’Etat de l’Art. Enfin, dans la dernière partie, un éclairage succinct sur les perspectives de recherche est décrit.
My main scientific and educational activities are described in this manuscript. The document is divided in four parts. The first part reviews my research activities at IEMN. In addition, it details teaching and educational responsibilities assumed mainly within the department GEII of the IUT A of Lille. The second part is devoted to the general context of the research work. The theoretical foundations and a state of the art relating to microwave characterization techniques are presented. These methods address measurement needs on a wide range of applications. The scientific activities in the period 2003-2017 within the IEMN around electrical and electromagnetic characterization at several scales of dimensions are described in the third part. Although classical methods are widely described in the literature and established in both academic and industrial laboratories, two original and ambitious paths have been explored with the following objectives: (i) the development of sensors for Non Destructive Testing (NDT) based on the six-port interferometric technique for industrial applications, (ii) the development of measurement platforms for the nano-characterization of materials and electrical devices based on tuneable interferometric techniques. The challenges around these themes are at the heart of major international initiatives. It is in this very competitive context that various actions are carried out at IEMN to strengthen its position at the international level. The performances obtained are at the State of the Art. Finally, in the last part, a brief overview of research perspectives is described.
13-09-2018
13-09-2018
Thèse
Thèse

Analyse et modélisation hydro-géo-mécanique : applications aux processus d'instabilités de terrain et à la gestion optimisée de la ressource en eau
Analyse et modélisation hydro-géo-mécanique : applications aux processus d'instabilités de terrain et à la gestion optimisée de la ressource en eau


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Les travaux présentés dans le cadre de la thèse d’habilitation à diriger les recherches s'organisent autour des thématiques liées à la Géologie de l'Ingénieur. Elles se déclinent en deux grands domaines : l'étude de la stabilité des versants et les processus d'écoulements dans les sols saturés et non saturés. L'eau comme source vitale est également un facteur déterminant dans l'activité des sociétés humaines : sa présence contribue au développement économique comme elle peut le retarder par son action destructrice que ce soit lors des épisodes pluvieux exceptionnels ou par son action déstabilisatrice au sein des massifs. Les versants sous contraintes naturelles et/ou anthropiques sont en évolution perpétuelle. La compréhension de cette dynamique passe par l'analyse et la modélisation des mouvements de terrain en y appliquant une approche pluridisciplinaire (géomorphologie, géologie, hydrogéologie et géotechnique). En bordure littorale, la conséquence de ces mouvements est le recul du trait de côte. Deux cas de figures sont traités. Les glissements de terrain affectant les versants naturels de la chaîne rifaine (Nord du Maroc) et les instabilités affectant les falaises crayeuses et les côtes sableuses de la région "Hauts de France" dont la conséquence majeure est le recul du trait de côte, bien marqué au niveau des côtes sableuses d'Hardelot. Les travaux menés ont abouti à identifier l’ensemble des facteurs de prédisposition et de déclenchement ainsi que les mécanismes associés. Ces résultats ont été confortés aux simulations numériques bidimensionnelles basées à la fois sur la méthode des éléments finis et celle des éléments distincts. A Hardelot-Plage, une méthodologie basée sur deux approches conceptuelles a été appliquée en matière d’aménagement durable du littoral. La première approche est consacrée à la mesure de l’évolution du trait de côte des dunes et la seconde méthodologie associe un couplage SIG/ModFlow en développant un modèle adapté aux enjeux. Les processus d’écoulements dans les sols saturés et non saturés ainsi que l’impact des pressions naturelles et/ou anthropiques sur la qualité des eaux est l’autre volet des travaux présentés. Les approches utilisées sont analytiques, probabilistes et modélisatrices. Dans le nord de la France, les concentrations en nitrates mesurées dans la nappe de la craie atteignent ou dépassent "fréquemment" le seuil de potabilité fixé à 50 mg/l. Cet état de fait est la conséquence direct de l’essor de l’agriculture intensive, l’industrialisation ou encore la croissance démographique. Pour remédier à cette situation, plusieurs programmes ont été mis en place. L’impact de ces mesures a été évalué dans certains sites (Cambraisis, Béthunois,...) à travers un modèle intégré basé sur le couplage de différents modules permettant d’établir un bilan du cycle de l’azote dans la zone racinaire (Agriflux) et son transit dans la zone non saturée infra-racinaire (VS2DT-WHIUNSAT) jusqu’à la zone saturée (MT3D-MODFLOW). [...]
The works presented here are organized into topics related to the engineering geology. They cover two main areas: the study of slope stability and the flow processes in saturated and unsaturated soils. Water, as a vital source, is a determining factor of the human activity. Its presence contributes to economic development as it can retard it by its destructive action, whether during exceptional rainy episodes or by its destabilizing action within massive land. The slopes under natural and/or anthropic constraints are in perpetual evolution. Understanding this dynamic requires an analysis and modeling of ground movement by applying a multidisciplinary approach, such as geomorphology, geology, hydrogeology and geotechnics. At the coastal edge, the consequence of these movements is the retreat of the coastline. Two issues are dealt with. The landslides affecting the natural slopes of mountain range of the Rif (northern Morocco) and the instabilities affecting chalk cliffs and sandy coasts of the "Hauts de France" region, whose major consequence is the retreat of the coastline well marked on sandy coasts of Hardelot. The work carried out allowed identify the whole factors of predisposition and release as well as associated mechanisms responsible for the observed collapses. These results were reinforced by bidimensional numerical simulations based on both the finite element method and the distinct element method. In Hardelot-Plage, a methodology based on two conceptual approaches has been applied to sustainable management of the littoral zone. The first approach is dedicated to measuring shoreline change along dunes and the second methodology combines a GIS / ModFlow coupling by developing a model adapted to the stakes. The other aspects of the work are the flow processes in saturated and unsaturated soils and the impact of natural and / or anthropogenic pressures on water quality. The approaches used are analytical, probabilistic and numerical. In northern France, concentrations of nitrates measured in the chalk aquifer reach or frequently exceed the drinking water standards set at 50 mg/l. This is a direct consequence of the to intensive agriculture, industrialization and demographic growth. Several programs were launched in order to resolve this situation. The impact of these programs has been improved in some sites (Cambrai and Béthune districts,..) using an integrated approach based on the use of four numerical models: AgriFlux, VS2DT,(VS2DT-WHIUNSAT), Modflow and MT3D. In other models, GIS and ANN (Artificial Neural Network) have been integrated. The contamination of groundwater can also be the result of natural pressures through interaction with the geological environment. The Geogenic pollution is a rather common phenomenon linked to the chemical composition of geological layers but also to environmental conditions. Thus, the salting-out of elements into the environment occurs under precise hydrodynamic and physico-chemical conditions. [...]
Les travaux présentés dans le cadre de la thèse d’habilitation à diriger les recherches s'organisent autour des thématiques liées à la Géologie de l'Ingénieur. Elles se déclinent en deux grands domaines : l'étude de la stabilité des versants et les processus d'écoulements dans les sols saturés et non saturés. L'eau comme source vitale est également un facteur déterminant dans l'activité des sociétés humaines : sa présence contribue au développement économique comme elle peut le retarder par son action destructrice que ce soit lors des épisodes pluvieux exceptionnels ou par son action déstabilisatrice au sein des massifs. Les versants sous contraintes naturelles et/ou anthropiques sont en évolution perpétuelle. La compréhension de cette dynamique passe par l'analyse et la modélisation des mouvements de terrain en y appliquant une approche pluridisciplinaire (géomorphologie, géologie, hydrogéologie et géotechnique). En bordure littorale, la conséquence de ces mouvements est le recul du trait de côte. Deux cas de figures sont traités. Les glissements de terrain affectant les versants naturels de la chaîne rifaine (Nord du Maroc) et les instabilités affectant les falaises crayeuses et les côtes sableuses de la région "Hauts de France" dont la conséquence majeure est le recul du trait de côte, bien marqué au niveau des côtes sableuses d'Hardelot. Les travaux menés ont abouti à identifier l’ensemble des facteurs de prédisposition et de déclenchement ainsi que les mécanismes associés. Ces résultats ont été confortés aux simulations numériques bidimensionnelles basées à la fois sur la méthode des éléments finis et celle des éléments distincts. A Hardelot-Plage, une méthodologie basée sur deux approches conceptuelles a été appliquée en matière d’aménagement durable du littoral. La première approche est consacrée à la mesure de l’évolution du trait de côte des dunes et la seconde méthodologie associe un couplage SIG/ModFlow en développant un modèle adapté aux enjeux. Les processus d’écoulements dans les sols saturés et non saturés ainsi que l’impact des pressions naturelles et/ou anthropiques sur la qualité des eaux est l’autre volet des travaux présentés. Les approches utilisées sont analytiques, probabilistes et modélisatrices. Dans le nord de la France, les concentrations en nitrates mesurées dans la nappe de la craie atteignent ou dépassent "fréquemment" le seuil de potabilité fixé à 50 mg/l. Cet état de fait est la conséquence direct de l’essor de l’agriculture intensive, l’industrialisation ou encore la croissance démographique. Pour remédier à cette situation, plusieurs programmes ont été mis en place. L’impact de ces mesures a été évalué dans certains sites (Cambraisis, Béthunois,...) à travers un modèle intégré basé sur le couplage de différents modules permettant d’établir un bilan du cycle de l’azote dans la zone racinaire (Agriflux) et son transit dans la zone non saturée infra-racinaire (VS2DT-WHIUNSAT) jusqu’à la zone saturée (MT3D-MODFLOW). [...]
The works presented here are organized into topics related to the engineering geology. They cover two main areas: the study of slope stability and the flow processes in saturated and unsaturated soils. Water, as a vital source, is a determining factor of the human activity. Its presence contributes to economic development as it can retard it by its destructive action, whether during exceptional rainy episodes or by its destabilizing action within massive land. The slopes under natural and/or anthropic constraints are in perpetual evolution. Understanding this dynamic requires an analysis and modeling of ground movement by applying a multidisciplinary approach, such as geomorphology, geology, hydrogeology and geotechnics. At the coastal edge, the consequence of these movements is the retreat of the coastline. Two issues are dealt with. The landslides affecting the natural slopes of mountain range of the Rif (northern Morocco) and the instabilities affecting chalk cliffs and sandy coasts of the "Hauts de France" region, whose major consequence is the retreat of the coastline well marked on sandy coasts of Hardelot. The work carried out allowed identify the whole factors of predisposition and release as well as associated mechanisms responsible for the observed collapses. These results were reinforced by bidimensional numerical simulations based on both the finite element method and the distinct element method. In Hardelot-Plage, a methodology based on two conceptual approaches has been applied to sustainable management of the littoral zone. The first approach is dedicated to measuring shoreline change along dunes and the second methodology combines a GIS / ModFlow coupling by developing a model adapted to the stakes. The other aspects of the work are the flow processes in saturated and unsaturated soils and the impact of natural and / or anthropogenic pressures on water quality. The approaches used are analytical, probabilistic and numerical. In northern France, concentrations of nitrates measured in the chalk aquifer reach or frequently exceed the drinking water standards set at 50 mg/l. This is a direct consequence of the to intensive agriculture, industrialization and demographic growth. Several programs were launched in order to resolve this situation. The impact of these programs has been improved in some sites (Cambrai and Béthune districts,..) using an integrated approach based on the use of four numerical models: AgriFlux, VS2DT,(VS2DT-WHIUNSAT), Modflow and MT3D. In other models, GIS and ANN (Artificial Neural Network) have been integrated. The contamination of groundwater can also be the result of natural pressures through interaction with the geological environment. The Geogenic pollution is a rather common phenomenon linked to the chemical composition of geological layers but also to environmental conditions. Thus, the salting-out of elements into the environment occurs under precise hydrodynamic and physico-chemical conditions. [...]
13-09-2018
13-09-2018
Thèse
Thèse

Etude des propriétés mécanique et thermique des biocomposites basée sur l'homogénéisation numérique
Etude des propriétés mécanique et thermique des biocomposites basée sur l'homogénéisation numérique


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Ce travail de thèse porte essentiellement sur la détermination des propriétés mécanique et thermique des biocomposites HDPE-particules de bois et PET-fibres de chanvre, en utilisant des approches expérimentales, numériques et analytiques. La recherche des propriétés effectives de ces biocomposites prend en compte différents paramètres tels que la morphologie et l’orientation des fibres, d'une part, la porosité, et l’interphase, d'autre part. En effet, une étude basée sur la technique d'homogénéisation numérique a été réalisée en vue de vérifier l'influence des fibres courtes et logues sur les propriétés apparentes des différents matériaux étudiés. Aussi, des calculs numériques ont permis d'évaluer les propriétés élastiques ainsi que la conductivité thermique des biocomposites en fonction de la fraction volumique des fibres et des particules. L'objectif ultime de ce travail consiste à une modélisation de la mise en forme des biocomposites par thermoformage. En effet, une étude a été axée sur la thermoformabilité d’un coffrage en biocomposite HDPE-particules de bois, en utilisant des données expérimentales pour mieux décrire le comportement mécanique et thermique en vue d'une modélisation numérique des différentes étapes du thermoformage, en fonction de la teneur en particules de bois.
This thesis work concerns the determination of mechanical and thermal properties of HDPE-wood particles and PET-hemp fibers biocomposites using experimental, numerical and analytical approaches. The search for the effective properties of these biocomposites involves different parameters such as the fiber morphology and orientation on the one hand, and the porosity and the interphase on the other. A study based on the numerical homogenization technique has been carried out in order to verify the influence of short and long fibers on the apparent properties of the different materials. Numerical calculations have also allowed the estimation of the elastic properties as well as the thermal conductivity of the biocomposites in relation to the fiber and particle volume fraction. The ultimate objective of this work consists in the modelling of the thermoforming procedure on the biocomposites. A study on the thermoformability of the HDPE-wood particles biocomposite into a formwork in relation to the wood particle content has been carried out by using experimental data of the mechanical and thermal behavior for the numerical simulation of the thermoforming procedure.
Ce travail de thèse porte essentiellement sur la détermination des propriétés mécanique et thermique des biocomposites HDPE-particules de bois et PET-fibres de chanvre, en utilisant des approches expérimentales, numériques et analytiques. La recherche des propriétés effectives de ces biocomposites prend en compte différents paramètres tels que la morphologie et l’orientation des fibres, d'une part, la porosité, et l’interphase, d'autre part. En effet, une étude basée sur la technique d'homogénéisation numérique a été réalisée en vue de vérifier l'influence des fibres courtes et logues sur les propriétés apparentes des différents matériaux étudiés. Aussi, des calculs numériques ont permis d'évaluer les propriétés élastiques ainsi que la conductivité thermique des biocomposites en fonction de la fraction volumique des fibres et des particules. L'objectif ultime de ce travail consiste à une modélisation de la mise en forme des biocomposites par thermoformage. En effet, une étude a été axée sur la thermoformabilité d’un coffrage en biocomposite HDPE-particules de bois, en utilisant des données expérimentales pour mieux décrire le comportement mécanique et thermique en vue d'une modélisation numérique des différentes étapes du thermoformage, en fonction de la teneur en particules de bois.
This thesis work concerns the determination of mechanical and thermal properties of HDPE-wood particles and PET-hemp fibers biocomposites using experimental, numerical and analytical approaches. The search for the effective properties of these biocomposites involves different parameters such as the fiber morphology and orientation on the one hand, and the porosity and the interphase on the other. A study based on the numerical homogenization technique has been carried out in order to verify the influence of short and long fibers on the apparent properties of the different materials. Numerical calculations have also allowed the estimation of the elastic properties as well as the thermal conductivity of the biocomposites in relation to the fiber and particle volume fraction. The ultimate objective of this work consists in the modelling of the thermoforming procedure on the biocomposites. A study on the thermoformability of the HDPE-wood particles biocomposite into a formwork in relation to the wood particle content has been carried out by using experimental data of the mechanical and thermal behavior for the numerical simulation of the thermoforming procedure.
11-09-2018
11-09-2018
Thèse
Thèse

La ville conflictuelle : luttes pour le logement et transformations des quartiers populaires : le faubourg de Fives à Lille (1969-2016)
La ville conflictuelle : luttes pour le logement et transformations des quartiers populaires : le faubourg de Fives à Lille (1969-2016)


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Les "luttes urbaines" semblent aujourd’hui reléguées à une histoire ancienne, celle d'un âge d'or des luttes des années 1970.Ces mobilisations n'ont pourtant pas totalement disparues et connaissent même un certain regain, à la faveur des dernières vagues de rénovation urbaine. Ces luttes, qui mêlent habitants et usagers des quartiers populaires, participent encore à la transformation des espaces urbains dans lesquels elles prennent place. Cette thèse interroge les relations de structuration réciproques entre les transformations des quartiers populaires et les mouvements de contestations des politiques de rénovation urbaine et du logement. À la croisée de la sociologie urbaine et de la sociologie des mouvements sociaux, ce travail propose une relecture critique des travaux de l'école française de sociologie urbaine marxiste. Ce faisant, la thèse s'appuie sur l'étude de quatre mobilisations qui ont émergé entre 1969 et 2016 dans un faubourg ouvrier de l'Est de la ville de Lille, le quartier de Fives. Une première enquête historique analyse trois mobilisations qui s'inscrivent dans une lutte contre la rénovation urbaine ayant eu cours dans les années 1970-1980. La deuxième, contemporaine, étudie une association née au début des années 2010 qui mêle lutte contre la rénovation urbaine et syndicalisme du logement. Ce travail se situe dans une démarche proche de la recherche-action puisque l'auteur est membre et actuel salarié de l'association étudiée.
The "urban struggles" seem now to be an old story belonging to the golden age of the 1970's struggles. However, those mobilizations did not fully disappear and are even experiencing a revival as a result of the last waves of urban renewal. Those struggles, embodied by both neighbors and "users" of the working-class areas, take part in the transformation of the urban spaces where they emerge. This thesis questions the relations of mutual structuring between the process of transformation of the working-class areas and the movements of social protest built against the urban renewal process and the housing policies. At the crossroads between urban sociology and the sociology of social movements, this work offers an analytical reinterpretation of the French school of Marxist urban sociology. In this perspective, this thesis relies on the study of four social mobilizations that have emerged between 1969 and 2016 in a working-class neighborhood located in the eastern part of the city of Lille, Lille-Fives. A first historical inquiry analyses three mobilizations taking flesh in a struggle against the urban renewal that occurred during the 1970's and the 1980's. The second one is contemporary and studies an association born at the beginning of 2010 that is involved in the struggle against urban renewal and very active through housing syndicalism. This last work is quite in line with the research approach of action-research as the author is a member and a current employee of the association.
Les "luttes urbaines" semblent aujourd’hui reléguées à une histoire ancienne, celle d'un âge d'or des luttes des années 1970.Ces mobilisations n'ont pourtant pas totalement disparues et connaissent même un certain regain, à la faveur des dernières vagues de rénovation urbaine. Ces luttes, qui mêlent habitants et usagers des quartiers populaires, participent encore à la transformation des espaces urbains dans lesquels elles prennent place. Cette thèse interroge les relations de structuration réciproques entre les transformations des quartiers populaires et les mouvements de contestations des politiques de rénovation urbaine et du logement. À la croisée de la sociologie urbaine et de la sociologie des mouvements sociaux, ce travail propose une relecture critique des travaux de l'école française de sociologie urbaine marxiste. Ce faisant, la thèse s'appuie sur l'étude de quatre mobilisations qui ont émergé entre 1969 et 2016 dans un faubourg ouvrier de l'Est de la ville de Lille, le quartier de Fives. Une première enquête historique analyse trois mobilisations qui s'inscrivent dans une lutte contre la rénovation urbaine ayant eu cours dans les années 1970-1980. La deuxième, contemporaine, étudie une association née au début des années 2010 qui mêle lutte contre la rénovation urbaine et syndicalisme du logement. Ce travail se situe dans une démarche proche de la recherche-action puisque l'auteur est membre et actuel salarié de l'association étudiée.
The "urban struggles" seem now to be an old story belonging to the golden age of the 1970's struggles. However, those mobilizations did not fully disappear and are even experiencing a revival as a result of the last waves of urban renewal. Those struggles, embodied by both neighbors and "users" of the working-class areas, take part in the transformation of the urban spaces where they emerge. This thesis questions the relations of mutual structuring between the process of transformation of the working-class areas and the movements of social protest built against the urban renewal process and the housing policies. At the crossroads between urban sociology and the sociology of social movements, this work offers an analytical reinterpretation of the French school of Marxist urban sociology. In this perspective, this thesis relies on the study of four social mobilizations that have emerged between 1969 and 2016 in a working-class neighborhood located in the eastern part of the city of Lille, Lille-Fives. A first historical inquiry analyses three mobilizations taking flesh in a struggle against the urban renewal that occurred during the 1970's and the 1980's. The second one is contemporary and studies an association born at the beginning of 2010 that is involved in the struggle against urban renewal and very active through housing syndicalism. This last work is quite in line with the research approach of action-research as the author is a member and a current employee of the association.
06-09-2018
06-09-2018
Thèse
Thèse

Initiatives sociales et solidaires et territoires ruraux : études de cas dans les Hauts-de-France (bassins de vie de Bapaume, Hucqueliers, Solesmes et Wavrin)
Initiatives sociales et solidaires et territoires ruraux : études de cas dans les Hauts-de-France (bassins de vie de Bapaume, Hucqueliers, Solesmes et Wavrin)


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Les territoires qualifiés de ruraux ont connu des profonds bouleversements sociodémographiques, qui induisent des recompositions sociales importantes. L’ensemble est aujourd’hui aussi hétérogène que son contenu est devenu flou. Ce contexte interroge les voies du « vivre-ensemble » dans les arrangements qu’il nécessite au quotidien. La thèse part de cette situation pour analyser comment des initiatives sociales et solidaires construisent des appropriations et donc du territoire. A la croisée de la géographie sociale et de la géographie rurale, ce travail analyse la prise d’initiatives sociales et solidaires au sein des territoires et leur inscription au sein d’un maillage territorial. Il examine ainsi la transformation d’individus en acteurs du quotidien, et revient aux fondamentaux de l’appropriation territoriale. En s’intéressant plus spécifiquement à quatre bassins de vie choisis pour la diversité de leurs caractéristiques rurales, nous mettons en évidence des pratiques territorialisées du quotidien, reflets de sociabilités et de solidarités de proximité aux finalités non marchandes. Ce faisant, les individus peuvent s’approprier l’espace par des usages en dynamisant et développant les cercles de sociabilités : les initiatives sociales et solidaires se révèlent dans leur consubstantialité au territoire. Cette recherche explore enfin la notion de service sociosystémique territorialisé qui sous-tend la contribution des initiatives sociales et solidaires au bien-être dans son territoire. Elle s’achève par la perspective d’une évolution des initiatives en ressources territoriales, une possibilité qui dépend de la volonté des individus et des groupes.
The territories considered as rural have experienced deep sociodemographic disruptions which have led to major social reestablishments. As a result, the ensemble has become heterogeneous and its components unclear. The context of this study is calling out the possibilities leading to the togetherness regarding daily activities. The thesis analyzes the way social and solidarity initiatives enables the creation of appropriation and therefore territory. This study sits at the point where social and rural geography meet to examines the way the socials and solidarities initiatives, implemented within these territories, impacts upon the territory networking. Therefore the study examines the transformation of individuals into daily stakeholders and returns to the foundation of the territorial appropriation. By studying specifically four living areas specifically chosen for the diversity of their rural characteristics, we highlight daily practices at the territory level, reflecting the proximity of the non-market oriented social and solidarity initiatives. However, people can get to appropriate a place by habits and routines which create dynamic social circles and relationships. Social and solidarity initiatives are found to be inherent to territory. Finally, this study investigates the concept of socio-systemic territorial service, which underpins the contribution of social and solidarity initiatives to the overall wellness of territory. It concludes with the perspective of an evolution of the initiatives in terms of territory resources, a concept which depends on the willingness of each individual and of the groups.
Les territoires qualifiés de ruraux ont connu des profonds bouleversements sociodémographiques, qui induisent des recompositions sociales importantes. L’ensemble est aujourd’hui aussi hétérogène que son contenu est devenu flou. Ce contexte interroge les voies du « vivre-ensemble » dans les arrangements qu’il nécessite au quotidien. La thèse part de cette situation pour analyser comment des initiatives sociales et solidaires construisent des appropriations et donc du territoire. A la croisée de la géographie sociale et de la géographie rurale, ce travail analyse la prise d’initiatives sociales et solidaires au sein des territoires et leur inscription au sein d’un maillage territorial. Il examine ainsi la transformation d’individus en acteurs du quotidien, et revient aux fondamentaux de l’appropriation territoriale. En s’intéressant plus spécifiquement à quatre bassins de vie choisis pour la diversité de leurs caractéristiques rurales, nous mettons en évidence des pratiques territorialisées du quotidien, reflets de sociabilités et de solidarités de proximité aux finalités non marchandes. Ce faisant, les individus peuvent s’approprier l’espace par des usages en dynamisant et développant les cercles de sociabilités : les initiatives sociales et solidaires se révèlent dans leur consubstantialité au territoire. Cette recherche explore enfin la notion de service sociosystémique territorialisé qui sous-tend la contribution des initiatives sociales et solidaires au bien-être dans son territoire. Elle s’achève par la perspective d’une évolution des initiatives en ressources territoriales, une possibilité qui dépend de la volonté des individus et des groupes.
The territories considered as rural have experienced deep sociodemographic disruptions which have led to major social reestablishments. As a result, the ensemble has become heterogeneous and its components unclear. The context of this study is calling out the possibilities leading to the togetherness regarding daily activities. The thesis analyzes the way social and solidarity initiatives enables the creation of appropriation and therefore territory. This study sits at the point where social and rural geography meet to examines the way the socials and solidarities initiatives, implemented within these territories, impacts upon the territory networking. Therefore the study examines the transformation of individuals into daily stakeholders and returns to the foundation of the territorial appropriation. By studying specifically four living areas specifically chosen for the diversity of their rural characteristics, we highlight daily practices at the territory level, reflecting the proximity of the non-market oriented social and solidarity initiatives. However, people can get to appropriate a place by habits and routines which create dynamic social circles and relationships. Social and solidarity initiatives are found to be inherent to territory. Finally, this study investigates the concept of socio-systemic territorial service, which underpins the contribution of social and solidarity initiatives to the overall wellness of territory. It concludes with the perspective of an evolution of the initiatives in terms of territory resources, a concept which depends on the willingness of each individual and of the groups.
06-09-2018
06-09-2018
Thèse
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Efficient sequential learning in structured and constrained environments
Efficient sequential learning in structured and constrained environments


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L'avantage principal des méthodes d'apprentissage non-paramétriques réside dans le fait que la nombre de degrés de libertés du modèle appris s'adapte automatiquement au nombre d'échantillons. Ces méthodes sont cependant limitées par le "fléau de la kernelisation": apprendre le modèle requière dans un premier temps de construire une matrice de similitude entre tous les échantillons. La complexité est alors quadratique en temps et espace, ce qui s'avère rapidement trop coûteux pour les jeux de données de grande dimension. Cependant, la dimension "effective" d'un jeu de donnée est bien souvent beaucoup plus petite que le nombre d'échantillons lui-même. Il est alors possible de substituer le jeu de donnée réel par un jeu de données de taille réduite (appelé "dictionnaire") composé exclusivement d'échantillons informatifs. Malheureusement, les méthodes avec garanties théoriques utilisant des dictionnaires comme "Ridge Leverage Score" (RLS) ont aussi une complexité quadratique. Dans cette thèse nous présentons une nouvelle méthode d'échantillonage RLS qui met à jour le dictionnaire séquentiellement en ne comparant chaque nouvel échantillon qu'avec le dictionnaire actuel, et non avec l'ensemble des échantillons passés. Nous montrons que la taille de tous les dictionnaires ainsi construits est de l'ordre de la dimension effective du jeu de données final, garantissant ainsi une complexité en temps et espace à chaque étape indépendante du nombre total d'échantillons. Cette méthode présente l’avantage de pouvoir être parallélisée. Enfin, nous montrons que de nombreux problèmes d'apprentissage non-paramétriques peuvent être résolus de manière approchée grâce à notre méthode.
The main advantage of non-parametric models is that the accuracy of the model (degrees of freedom) adapts to the number of samples. The main drawback is the so-called "curse of kernelization": to learn the model we must first compute a similarity matrix among all samples, which requires quadratic space and time and is unfeasible for large datasets. Nonetheless the underlying effective dimension (effective d.o.f.) of the dataset is often much smaller than its size, and we can replace the dataset with a subset (dictionary) of highly informative samples. Unfortunately, fast data-oblivious selection methods (e.g., uniform sampling) almost always discard useful information, while data-adaptive methods that provably construct an accurate dictionary, such as ridge leverage score (RLS) sampling, have a quadratic time/space cost. In this thesis we introduce a new single-pass streaming RLS sampling approach that sequentially construct the dictionary, where each step compares a new sample only with the current intermediate dictionary and not all past samples. We prove that the size of all intermediate dictionaries scales only with the effective dimension of the dataset, and therefore guarantee a per-step time and space complexity independent from the number of samples. This reduces the overall time required to construct provably accurate dictionaries from quadratic to near-linear, or even logarithmic when parallelized. Finally, for many non-parametric learning problems (e.g., K-PCA, graph SSL, online kernel learning) we we show that we can can use the generated dictionaries to compute approximate solutions in near-linear that are both provably accurate and empirically competitive.
L'avantage principal des méthodes d'apprentissage non-paramétriques réside dans le fait que la nombre de degrés de libertés du modèle appris s'adapte automatiquement au nombre d'échantillons. Ces méthodes sont cependant limitées par le "fléau de la kernelisation": apprendre le modèle requière dans un premier temps de construire une matrice de similitude entre tous les échantillons. La complexité est alors quadratique en temps et espace, ce qui s'avère rapidement trop coûteux pour les jeux de données de grande dimension. Cependant, la dimension "effective" d'un jeu de donnée est bien souvent beaucoup plus petite que le nombre d'échantillons lui-même. Il est alors possible de substituer le jeu de donnée réel par un jeu de données de taille réduite (appelé "dictionnaire") composé exclusivement d'échantillons informatifs. Malheureusement, les méthodes avec garanties théoriques utilisant des dictionnaires comme "Ridge Leverage Score" (RLS) ont aussi une complexité quadratique. Dans cette thèse nous présentons une nouvelle méthode d'échantillonage RLS qui met à jour le dictionnaire séquentiellement en ne comparant chaque nouvel échantillon qu'avec le dictionnaire actuel, et non avec l'ensemble des échantillons passés. Nous montrons que la taille de tous les dictionnaires ainsi construits est de l'ordre de la dimension effective du jeu de données final, garantissant ainsi une complexité en temps et espace à chaque étape indépendante du nombre total d'échantillons. Cette méthode présente l’avantage de pouvoir être parallélisée. Enfin, nous montrons que de nombreux problèmes d'apprentissage non-paramétriques peuvent être résolus de manière approchée grâce à notre méthode.
The main advantage of non-parametric models is that the accuracy of the model (degrees of freedom) adapts to the number of samples. The main drawback is the so-called "curse of kernelization": to learn the model we must first compute a similarity matrix among all samples, which requires quadratic space and time and is unfeasible for large datasets. Nonetheless the underlying effective dimension (effective d.o.f.) of the dataset is often much smaller than its size, and we can replace the dataset with a subset (dictionary) of highly informative samples. Unfortunately, fast data-oblivious selection methods (e.g., uniform sampling) almost always discard useful information, while data-adaptive methods that provably construct an accurate dictionary, such as ridge leverage score (RLS) sampling, have a quadratic time/space cost. In this thesis we introduce a new single-pass streaming RLS sampling approach that sequentially construct the dictionary, where each step compares a new sample only with the current intermediate dictionary and not all past samples. We prove that the size of all intermediate dictionaries scales only with the effective dimension of the dataset, and therefore guarantee a per-step time and space complexity independent from the number of samples. This reduces the overall time required to construct provably accurate dictionaries from quadratic to near-linear, or even logarithmic when parallelized. Finally, for many non-parametric learning problems (e.g., K-PCA, graph SSL, online kernel learning) we we show that we can can use the generated dictionaries to compute approximate solutions in near-linear that are both provably accurate and empirically competitive.
05-09-2018
05-09-2018
Thèse
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Caractérisation du cycle régénération – réjuvénation de catalyseurs d’hydrotraitement additivés
Caractérisation du cycle régénération – réjuvénation de catalyseurs d’hydrotraitement additivés


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La régénération (calcination douce) des catalyseurs d’hydrodésulfuration usagés est un procédé économiquement et écologiquement intéressant car il permet d’utiliser à nouveau ces catalyseurs dans les unités industrielles plutôt que de les recycler. Mais les catalyseurs régénérés sont généralement moins actifs que les solides de départ. Pour remédier à ce problème, ces catalyseurs régénérés sont additivés par divers agents organiques (étape dite de « réjuvénation »). Pour améliorer ce procédé de réjuvénation, il est d’abord nécessaire de comprendre pourquoi les catalyseurs régénérés sont moins actifs et quel est alors le rôle de ces agents organiques. C’est dans cette optique que ce travail a été réalisé pour des catalyseurs d’HDS de gazoles CoMoP/Al2O3. Il apparaît que l’étape de régénération induit la formation d’espèces réfractaires à la sulfuration telles que CoMoO4 et CoAl2O4 ce qui peut expliquer la diminution des performances de ces solides. L’étude de catalyseurs modèles et de catalyseurs régénérés en laboratoire ou industriellement montre que certains composés organiques permettent de redisperser tout ou partie de ces espèces indésirables selon le solvant utilisé pour leur imprégnation. La complexation des métaux par ces composés semble être à l’origine de cette redispersion. Le rôle de ces molécules organiques sur la sulfuration du Co et du Mo dans ces catalyseurs est également discuté. La réjuvénation permet donc, via son rôle sur la dispersion des métaux et sur leur sulfuration, d’augmenter la quantité de sites actifs et par conséquent les performances catalytiques en HDS de gazole straight run (évaluées sur unité pilote).
The regeneration (mild calcination) of used hydrodesulfurization catalysts is an economically and ecologically interesting procedure as it permits the re-use of these catalysts in the industrial plant instead of recycling them. But these regenerated catalysts are usually less active than the original materials. To overcome this problem, these regenerated catalysts can be treated with various organic agents, this process being called “rejuvenation”. To improve this rejuvenation procedure it is necessary to understand firstly, why the regenerated catalysts are less active and secondly, what is the role of the organic agents. With these aims, this work was performed on CoMoP/Al2O3 hydrodesulfurization catalysts. The regeneration step is responsible for the formation of weakly sulfidable species such as CoMoO4 and CoAl2O4 which can explain the decrease in performance of these catalysts. The study of model catalysts and catalysts which were regenerated in the laboratory or industrially show that some organic compounds permit the redispersion of all or part of these undesirable species depending on the solvent used for their impregnation. This redispersion seems to be due to metal complexation with the organic agents. The role of these agents on the Co and Mo sulfidation is also discussed. Due to the metals redispersion and the effect on the Co and Mo sulfidation, the rejuvenation step leads to an increase in the number of active sites and thus to an enhancement of the straight run gas oil HDS catalytic performance (which has been evaluated using a pilot unit).
La régénération (calcination douce) des catalyseurs d’hydrodésulfuration usagés est un procédé économiquement et écologiquement intéressant car il permet d’utiliser à nouveau ces catalyseurs dans les unités industrielles plutôt que de les recycler. Mais les catalyseurs régénérés sont généralement moins actifs que les solides de départ. Pour remédier à ce problème, ces catalyseurs régénérés sont additivés par divers agents organiques (étape dite de « réjuvénation »). Pour améliorer ce procédé de réjuvénation, il est d’abord nécessaire de comprendre pourquoi les catalyseurs régénérés sont moins actifs et quel est alors le rôle de ces agents organiques. C’est dans cette optique que ce travail a été réalisé pour des catalyseurs d’HDS de gazoles CoMoP/Al2O3. Il apparaît que l’étape de régénération induit la formation d’espèces réfractaires à la sulfuration telles que CoMoO4 et CoAl2O4 ce qui peut expliquer la diminution des performances de ces solides. L’étude de catalyseurs modèles et de catalyseurs régénérés en laboratoire ou industriellement montre que certains composés organiques permettent de redisperser tout ou partie de ces espèces indésirables selon le solvant utilisé pour leur imprégnation. La complexation des métaux par ces composés semble être à l’origine de cette redispersion. Le rôle de ces molécules organiques sur la sulfuration du Co et du Mo dans ces catalyseurs est également discuté. La réjuvénation permet donc, via son rôle sur la dispersion des métaux et sur leur sulfuration, d’augmenter la quantité de sites actifs et par conséquent les performances catalytiques en HDS de gazole straight run (évaluées sur unité pilote).
The regeneration (mild calcination) of used hydrodesulfurization catalysts is an economically and ecologically interesting procedure as it permits the re-use of these catalysts in the industrial plant instead of recycling them. But these regenerated catalysts are usually less active than the original materials. To overcome this problem, these regenerated catalysts can be treated with various organic agents, this process being called “rejuvenation”. To improve this rejuvenation procedure it is necessary to understand firstly, why the regenerated catalysts are less active and secondly, what is the role of the organic agents. With these aims, this work was performed on CoMoP/Al2O3 hydrodesulfurization catalysts. The regeneration step is responsible for the formation of weakly sulfidable species such as CoMoO4 and CoAl2O4 which can explain the decrease in performance of these catalysts. The study of model catalysts and catalysts which were regenerated in the laboratory or industrially show that some organic compounds permit the redispersion of all or part of these undesirable species depending on the solvent used for their impregnation. This redispersion seems to be due to metal complexation with the organic agents. The role of these agents on the Co and Mo sulfidation is also discussed. Due to the metals redispersion and the effect on the Co and Mo sulfidation, the rejuvenation step leads to an increase in the number of active sites and thus to an enhancement of the straight run gas oil HDS catalytic performance (which has been evaluated using a pilot unit).
05-09-2018
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Thèse
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Thermo-mechanical behaviour of geothermal structures : numerical modelling and recommendations
Thermo-mechanical behaviour of geothermal structures : numerical modelling and recommendations


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Les structures géothermiques agissent comme éléments échangeurs de chaleur en plus de leur rôle majeur en tant que structures porteuses. De ce fait, ils sont soumis à des sollicitations thermiques en plus des charges mécaniques. Cependant, leurs méthodes de dimensionnement ne sont pas encore clairement définies. Ce travail est divisé en deux parties principales qui couvrent le dimensionnement thermique et mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées. En ce qui concerne les performances thermiques des structures géothermiques, deux stratégies sont introduites qui sont capables d'évaluer les énergies conductives et advectives échangées admissibles. Ils permettent de distinguer les différentes formes d'énergies échangées et montrent comment elles peuvent varier en cas de chargement thermique cyclique. Des modèles numériques couplés thermo-hydraulique bidimensionnels et tridimensionnels ont été réalisés et la performance thermique des structures géothermiques a été évaluée en fonction des deux approches présentées. En ce qui concerne le dimensionnement mécanique, ce travail couvre les problèmes liés au choix de la sollicitation thermique que le concepteur doit considérer pour la conception mécanique des structures géothermiques telles que le nombre de cycles, l'amplitude thermique cyclique et l'influence de l'ordre de chargement thermique. Ce travail traite ces problèmes dans le but de faciliter la conception des structures géothermiques. Des recommandations sont données pour la conception mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées basées sur les résultats obtenus à partir des analyses numériques thermo-mécanique.
Geothermal structures act as heat exchanger elements in addition to their major role as bearing structures. Thus, they are subjected to thermal solicitations as well as to mechanical loading. However, their design methods are not clearly defined yet. This work is divided into two main parts that cover the thermal and mechanical design of thermo-active piles and diaphragm walls. Regarding the thermal performance of geothermal structures, two strategies are introduced that are capable to evaluate the allowable exchanged conductive and advective energies. They help to distinguish between different forms of exchanged energies and show how they may vary under cyclic thermal loading. Two and three dimensional hydro-thermal numerical models have been conducted and the thermal performance of geothermal structures has been evaluated based on the two presented approaches. Regarding the mechanical design, this work covers the issues related to the choice of the thermal solicitation that the designer has to consider for the mechanical design of geothermal structures such as the number of cycles, cyclic thermal amplitude, and influence of the thermal loading order. This work deals with these issues with the aim to facilitate the design of geothermal structures. Recommendations are given for the mechanical design of both thermo-active piles and diaphragm walls based on the results obtained from the thermo-mechanical numerical analyses.
Les structures géothermiques agissent comme éléments échangeurs de chaleur en plus de leur rôle majeur en tant que structures porteuses. De ce fait, ils sont soumis à des sollicitations thermiques en plus des charges mécaniques. Cependant, leurs méthodes de dimensionnement ne sont pas encore clairement définies. Ce travail est divisé en deux parties principales qui couvrent le dimensionnement thermique et mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées. En ce qui concerne les performances thermiques des structures géothermiques, deux stratégies sont introduites qui sont capables d'évaluer les énergies conductives et advectives échangées admissibles. Ils permettent de distinguer les différentes formes d'énergies échangées et montrent comment elles peuvent varier en cas de chargement thermique cyclique. Des modèles numériques couplés thermo-hydraulique bidimensionnels et tridimensionnels ont été réalisés et la performance thermique des structures géothermiques a été évaluée en fonction des deux approches présentées. En ce qui concerne le dimensionnement mécanique, ce travail couvre les problèmes liés au choix de la sollicitation thermique que le concepteur doit considérer pour la conception mécanique des structures géothermiques telles que le nombre de cycles, l'amplitude thermique cyclique et l'influence de l'ordre de chargement thermique. Ce travail traite ces problèmes dans le but de faciliter la conception des structures géothermiques. Des recommandations sont données pour la conception mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées basées sur les résultats obtenus à partir des analyses numériques thermo-mécanique.
Geothermal structures act as heat exchanger elements in addition to their major role as bearing structures. Thus, they are subjected to thermal solicitations as well as to mechanical loading. However, their design methods are not clearly defined yet. This work is divided into two main parts that cover the thermal and mechanical design of thermo-active piles and diaphragm walls. Regarding the thermal performance of geothermal structures, two strategies are introduced that are capable to evaluate the allowable exchanged conductive and advective energies. They help to distinguish between different forms of exchanged energies and show how they may vary under cyclic thermal loading. Two and three dimensional hydro-thermal numerical models have been conducted and the thermal performance of geothermal structures has been evaluated based on the two presented approaches. Regarding the mechanical design, this work covers the issues related to the choice of the thermal solicitation that the designer has to consider for the mechanical design of geothermal structures such as the number of cycles, cyclic thermal amplitude, and influence of the thermal loading order. This work deals with these issues with the aim to facilitate the design of geothermal structures. Recommendations are given for the mechanical design of both thermo-active piles and diaphragm walls based on the results obtained from the thermo-mechanical numerical analyses.
04-09-2018
04-09-2018
Thèse
Thèse

Synthèse et étude cristallochimique de carboxylates d'actinides tétravalents (Th, U, Np) : polymères de coordination et entités moléculaires à haute nucléarité
Synthèse et étude cristallochimique de carboxylates d'actinides tétravalents (Th, U, Np) : polymères de coordination et entités moléculaires à haute nucléarité


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La compréhension du comportement des actinides dans l’environnement est un enjeu important et très complexe en raison des nombreux phénomènes intervenant dans les processus chimiques. Parmi eux, nous pouvons citer la complexation, notamment via les fonctions carboxylates issues des substances humiques présentes dans les sols. En milieu aqueux, les actinides au degré d’oxydation IV sont très sensibles à l’hydrolyse impactant alors leur mobilité. Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié la réactivité de ces actinides(IV) (Th, U et Np) en présence de ligands organiques de type carboxylate aromatique, afin d’enrichir nos connaissances sur les entités formées. Plus de quarante nouveaux composés à base d’actinides(IV) et d’acides polycarboxyliques ont été synthétisés. Leurs structures cristallographiques ont été déterminées par DRX sur monocristal et leurs descriptions sont rapportées. Le contrôle de l’hydrolyse de ces métaux au sein de nos composés a été effectué par une variation de l’acidité en milieu aqueux ou par ajout contrôlé de quantités d’eau dans des solvants organiques. Certains des composés présentés sont construits autour d’assemblages polynucléaires possédant entre 2 et 38 centres métalliques. Pour ces derniers ({U38} et {Np38}), une nouvelle voie de synthèse a été investiguée. Au cours de l’étude de ces différents composés, nous avons mis en évidence les analogies ou les différences existant entre ces actinides, et avons enrichis notamment nos connaissances sur la cristallochimie du neptunium(IV). Enfin, nous avons montré la capacité de ligands N- et O- donneurs à complexer simultanément l’uranium(IV) avec d’autres métaux di- (Mn) ou trivalent (Ln).
Understanding the behavior of actinides in the environment is an important and very complex issue due to phenomena involved in chemical processes. Among them, one can mention the complexation, via carboxylate functions from the humic substances present in the soils. In an aqueous medium, actinides at the oxidation state IV are very sensitive to the hydrolysis process impacting their mobility. This thesis focuses the reactivity of these actinides (IV) (Th, U and Np) in the presence of organic ligands with aromatic carboxylate functions, in order to improve our knowledge about entities formed and linked to such organic linkers. More than forty new compounds based on actinides (IV) and polycarboxylic acids have been synthesized. Their crystallographic structures were determined by single crystal XRD and their descriptions are reported. The control of the hydrolysis of these metals within our compounds has been managed by varying the acidity in aqueous medium or by addition of controlled amount of water in organic solvents. Some of the compounds presented are built from polynuclear moieties having from 2 to 38 metal centers. For the latter ({U38} and {Np38}), a new synthetic pathway was investigated. During the study of these different compounds, we have demonstrated the analogies or the differences existing between these actinides, and have improved our knowledge on the crystallochemistry of neptunium (IV). Finally, we proved the ability of N- and O-donor ligands to simultaneously complex the uranium (IV) with other di- (Mn) or trivalent (Ln) metals.
La compréhension du comportement des actinides dans l’environnement est un enjeu important et très complexe en raison des nombreux phénomènes intervenant dans les processus chimiques. Parmi eux, nous pouvons citer la complexation, notamment via les fonctions carboxylates issues des substances humiques présentes dans les sols. En milieu aqueux, les actinides au degré d’oxydation IV sont très sensibles à l’hydrolyse impactant alors leur mobilité. Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié la réactivité de ces actinides(IV) (Th, U et Np) en présence de ligands organiques de type carboxylate aromatique, afin d’enrichir nos connaissances sur les entités formées. Plus de quarante nouveaux composés à base d’actinides(IV) et d’acides polycarboxyliques ont été synthétisés. Leurs structures cristallographiques ont été déterminées par DRX sur monocristal et leurs descriptions sont rapportées. Le contrôle de l’hydrolyse de ces métaux au sein de nos composés a été effectué par une variation de l’acidité en milieu aqueux ou par ajout contrôlé de quantités d’eau dans des solvants organiques. Certains des composés présentés sont construits autour d’assemblages polynucléaires possédant entre 2 et 38 centres métalliques. Pour ces derniers ({U38} et {Np38}), une nouvelle voie de synthèse a été investiguée. Au cours de l’étude de ces différents composés, nous avons mis en évidence les analogies ou les différences existant entre ces actinides, et avons enrichis notamment nos connaissances sur la cristallochimie du neptunium(IV). Enfin, nous avons montré la capacité de ligands N- et O- donneurs à complexer simultanément l’uranium(IV) avec d’autres métaux di- (Mn) ou trivalent (Ln).
Understanding the behavior of actinides in the environment is an important and very complex issue due to phenomena involved in chemical processes. Among them, one can mention the complexation, via carboxylate functions from the humic substances present in the soils. In an aqueous medium, actinides at the oxidation state IV are very sensitive to the hydrolysis process impacting their mobility. This thesis focuses the reactivity of these actinides (IV) (Th, U and Np) in the presence of organic ligands with aromatic carboxylate functions, in order to improve our knowledge about entities formed and linked to such organic linkers. More than forty new compounds based on actinides (IV) and polycarboxylic acids have been synthesized. Their crystallographic structures were determined by single crystal XRD and their descriptions are reported. The control of the hydrolysis of these metals within our compounds has been managed by varying the acidity in aqueous medium or by addition of controlled amount of water in organic solvents. Some of the compounds presented are built from polynuclear moieties having from 2 to 38 metal centers. For the latter ({U38} and {Np38}), a new synthetic pathway was investigated. During the study of these different compounds, we have demonstrated the analogies or the differences existing between these actinides, and have improved our knowledge on the crystallochemistry of neptunium (IV). Finally, we proved the ability of N- and O-donor ligands to simultaneously complex the uranium (IV) with other di- (Mn) or trivalent (Ln) metals.
04-09-2018
04-09-2018
Thèse
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