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Investigation of novel electroactive morphing concepts for aerodynamic performance increase of an A320 wing through High-Fidelity numerical simulation
No full textCette thèse vise à étudier des concepts bio-inspirés portant sur le morphing d'ailes d’avion du futur pour l’augmentation des performances aérodynamiques dans le contexte de réduction des émissions de CO2. L’étude a été menée dans le cadre du projet de recherche Européen BEALIVE - “Bioinspired Electroactive multiscale Aeronautical Live skin”, http://horizon-europe-bealive.eu/, et dans la continuité du projet de recherche Européen SMS - “Smart Morphing and Sensing for aeronautical configurations”, www.smartwing.org/SMS/EU, tous deux coordonnés par l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). Ces travaux de recherche s’inscrivent également au sein d’une collaboration entre Ontario Tech University et l'IMFT, et a été partiellement financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada dans le contexte du programme de la Chaire de recherche du Canada en aérodynamique adaptative. Des simulations numériques Haute Fidélité ont été mise en œuvre dans le code de calcul Navier Stokes MultiBlock (NSMB) autour du prototype d’une aile d’Airbus A320 à l’échelle intermédiaire dans le régime subsonique pour un nombre de Reynolds d’un million, et ont été menées en synergie avec des campagnes expérimentales dans la soufflerie S4 de l’IMFT. Une attention particulière a été accordée à la compréhension physique des mécanismes fondamentaux caractéristiques de l'écoulement autour de l'aile et à leurs modifications lorsque le morphing est activé. Les concepts innovants de morphing présentés dans cette thèse ont été explorés par le biais de faibles déformations et vibrations de la région proche du bord de fuite de l'aile pour différents types d'actionnement, conduisant à une surface active moins intrusive pour une manipulation efficace du sillage. Bio-inspiré par les écailles de poissons et les plumes d'oiseaux, ce concept innovant de “live-skin” consiste à créer une interface déformable entre la structure portante de l’aile et la turbulence environnante au moyen d'un très grand nombre de degrés de liberté des actionneurs composant le système de morphing. Les simulations numériques ont été réalisées en utilisant l’approche de modélisation de la turbulence OES - “Organised Eddy Simulation” afin de capturer la dynamique des couches de cisaillement dans le sillage et de révéler le contenu physique de ce dernier en termes de structures cohérentes. Une vaste étude paramétrique a été réalisée dans un premier temps sur la fréquence de vibration du bord de fuite, puis une variation linéaire (vobulation) de cette fréquence a été étudiée pour permettre la détection efficace des paramètres optimaux du morphing. Ensuite, une modulation de l'amplitude d'actionnement a été étudiée sous la forme d'une onde progressive sinusoïdale se déplaçant dans le sens de l'envergure de l’aile pour différentes fréquences de vibration et longueurs d'onde. Des analyses spectrales et par ondelettes ont permis de révéler les différentes fréquences naturelles des structures tourbillonnaires de type Kelvin Helmholtz et von Kármán, ainsi que leurs ondulations naturelles associées à l'instabilité secondaire, qui ont démontrer un rôle essentiel en termes de manipulation efficace du sillage et d'augmentation des performances aérodynamiques. Des vibrations optimales d'amplitude et de fréquence constantes ont permis de réduire la traînée jusqu'à 3,92 %, d'augmenter la portance jusqu'à 3,02 % et d'accroître la finesse aérodynamique jusqu'à 4,87 %. La modulation de l'amplitude le long de l'envergure de l'aile a démontrée une augmentation similaire des performances aérodynamiques, mais également une réduction simultanée des fluctuations des forces aérodynamiques (rms) pouvant aller jusqu'à 50%, se traduisant par une réduction potentiellement importante des sources de bruit poche du bord de fuite.The present thesis aims at investigating bio-inspired concepts of morphing wings for future greener aviation through aerodynamic performance increase in the context of CO2 emissions reduction. The work was conducted under the European research project BEALIVE - “Bioinspired Electroactive multiscale Aeronautical Live skin”, http://horizon-europe-bealive.eu/, and in the continuation of the European research project SMS - “Smart Morphing and Sensing for aeronautical configurations”, www.smartwing.org/SMS/EU, both coordinated by the Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). This research was carried out in collaboration between Ontario Tech University and IMFT, and was partially funded by the Natural Science and Engineering Research Council of Canada in the framework of the Canada Research Chair Tier 1 Program in Adaptive Aerodynamics. High-Fidelity numerical simulations were implemented in the Navier Stokes MultiBlock (NSMB) solver around the Intermediate Scale (IS) Airbus A320 wing prototype in the subsonic regime for Reynolds number one million, and conducted in synergy with experimental measurements in the IMFT S4 wind tunnel. Special attention was devoted to the fundamental flow dynamics mechanisms around the wing and their modifications when morphing is activated, aiming for a deeper physical understanding. Novel electroactive morphing concepts were explored through slight deformations and vibrations of the near trailing edge region of the wing for different types of actuation, leading to a less intrusive active surface for efficient wake manipulation. Bio-inspired by fish scales and bird feathers, this disruptive “live-skin” design consists of an innovative moving interface between the lifting structure and the surrounding turbulence by means of a very large degrees of freedom (DoF) of the actuators composing the morphing system. The Organised Eddy Simulation turbulence modelling was used to capture the shear layers dynamics in the wake and reveal its physical content in terms of coherent structures. A large parametric study was first performed with regard to a constant and a linear-time variation (wobulation) of the trailing edge vibration frequency, enabling to detect optimal morphing parameters. Then, a modulation of the actuation amplitude was investigated under the form of a sinusoidal spanwise travelling wave for different vibrating frequencies and wavelengths. Advanced spectral and wavelet analysis unveiled the presence of natural frequencies of Kelvin Helmholtz and von Kármán vortex structures, together with their natural spanwise undulations associated with secondary instability, which were found to play an essential role in terms of efficient wake manipulation and aerodynamic performance increase. Optimal vibrations with a constant amplitude and frequency were found to reduce drag up to 3.92%, increase lift up to 3.02%, and increase lift-to-drag ratio up to 4.87%. Spanwise modulation of the amplitude along the span of the wing was found to provide a similar increase in aerodynamic performance with a simultaneous reduction of aerodynamic forces fluctuations (rms) up to 50%, resulting in a potentially significant reduction in noise
Segregating Music, Racializing Audiences : Old-Time Music and Race Music in the 1920s and 1930s
No full textCette thèse est une histoire sociale des publics de la race music et de la old-time music. Catégorisées et commercialisées à partir des années 1920, ces deux musiques inondent le marché et sont respectivement identifiées à la population noire et à la population blanche et associées au Sud des États-Unis. Ce travail étudie la racialisation de ces musiques et de leurs publics, ainsi que les effets de ce processus sur les pratiques de consommation de la musique. La première partie analyse le rapport entre les représentations de la old-time music et de la race music et de leurs consommateurs, d’une part, et les pratiques de consommation de ces musiques dans les magasins de disques des années 1920, d’autre part. En passant des représentations des consommateurs aux pratiques de consommation, je montre qu’en réalité la ségrégation musicale en amont de la production ne se retrouve pas dans la vente et l’achat de disques dans les magasins de musique : les maisons de disques ségréguent race music et old-time music dans des définitions et des représentations racialement opposées, mais les magasins les vendent ensemble à des consommateurs noirs et blancs, au sein d’une offre musicale plus large. Si les représentations racialement et régionalement distinctes des consommateurs de la musique n’agissent pas sur la manière dont la musique est effectivement consommée, elles construisent en revanche des publics légitimes et des publics illégitimes de la old-time music et de la race music et appuient des pratiques discriminatoires à l’encontre des consommateurs noirs dans les magasins. À travers l’analyse de lettres d’auditeurs et d’auditrices envoyées à des programmes radiophoniques de old-time music pendant les années 1930, la seconde partie montre l’identification de la old-time music à la population blanche et les effets de cette identification sur la composition de l’audience et les usages de cette musique. Elle met en lumière une audience hétérogène, sans lien avec le Sud ni avec la ruralité, qui s’approprie pourtant le discours sur l’authenticité du Sud rural. Alors que les consommateurs noirs ont accès à tout type de musique dans les magasins de disques, cette partie montre que la racialisation de la old-time music a pour effet concret de rendre illégitimes les auditrices et auditeurs noirs à interagir avec les programmes de old-time music et à leur écrire des lettres. La troisième partie étudie les effets de la racialisation des publics de la old-time music et de la race music sur l’écoute de la musique dans les juke-boxes à partir de la fin des années 1930. Elle démontre que les goûts musicaux ne sont pas aussi racialement stricts que pour les disques et la radio : en dépit d’une identification récurrente à la race music, les Africains-Américains apparaissent désormais comme légitimes à consommer tous types de musiques ; old-time music et race music sont proposées ensemble dans des espaces fréquentés par des Africains-Américains et dans des espaces fréquentés par une clientèle blanche. Alors que consommateurs noirs et blancs se rendent dans les mêmes magasins de musique, cette partie met en lumière que l’hétérogénéité des goûts musicaux visible dans l’usage des juke-boxes prend cependant place dans des établissements fortement ségrégués.This thesis is a social history of the public of race music and old-time music. Categorized and marketed from the 1920s onward, these two genres flooded the market and were separately associated with southern black and white populations, respectively. This work examines how these musical forms and their publics were racialized. It shows the effects of this process on consumption practices. The first section focuses on music stores during the 1920s. It shows how marketing and selling practices associated race music to black consumers and old-time music to white consumers. Shifting the focus from those representations to actual consumption practices, this section demonstrates that, while record labels segregated race music and old-time music into racially separated definitions and representations, music stores sold them together, to black and white consumers, along with other types of music. Although the segregation of music production and the racial differentiation of consumers did not influence how patrons bought records, they did produce representations of who was legitimate to buy both music and who was not. Those representations informed discriminatory practices against black consumers in music stores. The second section analyzes the composition of the old-time music radio audience and the racialization and identification of old-time music with whiteness during the Great Depression and World War II. It articulates the racial, social, and regional discourse of old-time music and the different ways listeners interacted with it. I argue that the southern Appalachian rural life represented in old-time music on the air attracted an heterogeneous audience. Shifting the focus to the public’s perspective, this study of promotional documents and listeners’ letters shows that the audience was composed of Southerners and rural Midwesterners, but also of urban listeners, new rural and former urban social groups, foreign born and second and third generation immigrants, sharing a white identity. While black consumers had access to all types of music in record stores, this section shows that the racialization of old-time music excluded black listeners from interacting with old-time music programs: contrary to white listeners, African-Americans were not entitled to write letters to these radio programs. The third section examines the effects of the racialization of old-time music and race music audiences on music consumption in jukeboxes in the late 1930s. It demonstrates that the racial differentiation of musical tastes was less rigid than it was within record buying and radio listening: despite a constant identification with race music, African Americans were increasingly described as entitled to listen to all types of music. Old-time music and race music were played together in black and white venues. While black and white consumers went to the same music stores, this section reveals, however, that the heterogeneity of musical tastes seen in jukeboxes was performed in strictly segregated establishments
Analysis of electrical features for detection of subjects at risk for sudden cardiac death
No full textLa mort subite cardiaque (MSC) représente 30% de la mortalité adulte des pays industrialisés. La majeure partie des MSC est la conséquence d’une arythmie appelée fibrillation ventriculaire, elle-même étant la conséquence d’un muscle cardiaque présentant des anomalies structurelles. Malgré l’existence de thérapies efficaces, la majorité des individus présentant un risque de MSC ne sont pas identifiés de manière préventive à cause de l’absence d’examen disponible. Le développement de marqueurs spécifiques sur des enregistrements électrocardiographiques permettrait une identification et une stratification du risque de MSC. Au cours des six dernières années, l’IHU Liryc a enregistré les signaux électriques à la surface du corps chez plus de 800 individus (sains et pathologiques) à l’aide d’un dispositif haute résolution de 128 électrodes. Des caractéristiques ont été calculées sur ces signaux (durée du signal par électrode, fréquence, fractionnement de l’amplitude, ...). Au total, plus de 1500 caractéristiques électriques sont disponibles par patient. Lors du processus d’acquisition par le système de 128 électrodes en milieu hospitalier, le bruit, ou le mauvais positionnement de certaines électrodes ne permettent pas de calculer les caractéristiques prévues, conduisant ainsi à une base de données incomplète. Cette thèse s’organise autour de deux axes. Nous avons dans un premier temps développé une méthode d’imputation de données manquantes pour répondre au problème des électrodes défaillantes. Puis nous avons développé un score de risque pour la stratification du risque de mort subite. La famille de méthodes la plus souvent utilisée pour gérer les données manquantes est l’imputation : allant d’une simple complétion par la moyenne, à des méthodes par agrégation locale, régressions locales, transport optimal ou encore modification de modèles génératifs. Récemment les Autoencoders (AE) et plus précisément les Denoising AutoEncoder (DAE) ont montré de bonnes performances pour cette tâche. Les AE sont des réseaux de neurones utilisés pour apprendre une représentation des données dans un espace de dimension réduit. Les DAE sont des AE qui ont été proposés pour reconstruire, à partir de données bruitées, les données originales. Nous proposons dans ce travail une nouvelle méthodologie basée sur les DAE appelée modified Denoising AutoEncoder (mDAE) pour permettre l’imputation de données manquantes. Le deuxième axe de recherche de la thèse a consisté à la mise en place d’un score du risque de mort subite cardiaque. Les DAE ont la capacité de modéliser et de reconstruire des données complexes. Nous avons ainsi entrainé des DAE à modéliser la distribution des individus sains sur un sous-groupe sélectionné de caractéristiques électriques. Puis nous avons utilisé ces DAE pour discriminer des patients pathologiques des individus sains en analysant la qualité d’imputation du DAE sur des caractéristiques partiellement masquées. Dans le but de mettre en place un score de risque de la mort subite, nous avons également comparé différentes méthodes de classification.Sudden cardiac death (SCD) accounts for 30% of adult mortality in industrialized countries. The majority of SCD cases are the result of an arrhythmia called ventricular fibrillation, which itself results from structural abnormalities in the heart muscle. Despite the existence of effective therapies, most individuals at risk for SCD are not identified preventively due to the lack of available testing. Developing specific markers on electrocardiographic recordings would enable the identification and stratification of SCD risk. Over the past six years, the Liryc Institute has recorded surface electrical signals from over 800 individuals (both healthy and pathological) using a high-resolution 128-electrode device. Features were calculated from these signals (signal duration per electrode, frequency, amplitude fractionation, etc.). In total, more than 1,500 electrical features are available per patient. During the acquisition process using the 128-electrode system in a hospital setting, noise or poor positioning of specific electrodes sometimes prevents calculating the intended features, leading to an incomplete database. This thesis is organized around two main axes. First, we developed a method for imputing missing data to address the problem of faulty electrodes. Then, we developed a risk score for the sudden death risk stratification. The most commonly used family of methods for handling missing data is imputation, ranging from simple completion by averaging to local aggregation methods, local regressions, optimal transport, or even modifications of generative models. Recently, Autoencoders (AE) and, more specifically, Denoising AutoEncoders (DAE) have performed well in this task. AEs are neural networks used to learn a representation of data in a reduced-dimensional space. DAEs are AEs that have been proposed to reconstruct original data from noisy data. In this work, we propose a new methodology based on DAEs called the modified Denoising AutoEncoder (mDAE) to allow for the imputation of missing data. The second research axis of the thesis focused on developing a risk score for sudden cardiac death. DAEs can model and reconstruct complex data. We trained DAEs to model the distribution of healthy individuals based on a selected subset of electrical features. Then, we used these DAEs to discriminate pathological patients from healthy individuals by analyzing the imputation quality of the DAE on partially masked features. We also compared different classification methods to establish a risk score for sudden death
Devenir un ex auditeur : (Dé)faire les normes professionnelles
No full textCe travail s’intéresse aux normes qui façonnent l’identité professionnelle des auditeurs au moment de leur départ des Big Four firms. Cette identité repose principalement sur leur capacité à intégrer les règles et normes tacites du professionnalisme (Stack & Malsch, 2022). Je m’appuie sur la réalisation d’une quarantaine d’entretiens semi-directifs réalisés auprès d’ex-auditeurs et d’auditeurs, ainsi que sur une perspective développée à partir des travaux de Judith Butler, qui considère les sujets comme perpétuellements faits et défaits, normativement légitimés et contraints (Tyler, 2019). En développant la relation qu’ont les auditeurs aux normes à travers trois périodes du départ (leur décision de partir, la période liminale et l’après), je souligne les tensions et contradictions des individus qui doivent passer d’être auditeur à devenir ex-auditeur. Théoriquement, cette thèse contribue à montrer que faire et défaire simultanément les normes permet de se maintenir reconnaissable comme professionnel à la fois dans le processus de départ et dans ce qui vient après. Ce maintien se fait à la fois par le relationnel à l’autre, mais aussi par rapport à l’audit, et s’explique à la fois par des raisons stratégiques et émotionnelles. Cette thèse ouvre donc la perspective de comprendre la circulation des normes par l’identité professionnelle.This research focuses on the norms that shape the professional identity of auditors as they depart from Big Four firms. This identity relies mainly on their ability to incorporate the unwritten rules and norms of professionalism (Stack & Malsch, 2022). I use around forty semi-structured interviews conducted with ex-auditors and current auditors as well as a perspective developed from Judith Butler’s work, which considers subjects as perpetually done and undone, normatively enabled and constrained (Tyler, 2019). By examining auditors’ relationships with these norms through different periods of their departure (their decision to leave, the liminal period, and the aftermath), I highlight the tensions and contradictions experienced by individuals as they transition from being auditors to becoming ex-auditors. Theoretically, this thesis shows that simultaneously doing and undoing norms enables individuals to remain recognisable as professionals both during the departure process and in what follows. This continuity is maintained through relationships with others, as well as through one’s relationship to auditing itself, and is explained by both strategic and emotional reasons. Consequently, this thesis opens up a perspective for understanding the circulation of norms through professional identity
De la stratification à la prédiction : apprentissage automatique multimodal par modèles à blocs latents et mélanges d'experts
No full textCette thèse explore l'application de méthodes d'apprentissage automatique multimodales pour l'analyse de données médicales, en mettant l'accent sur la stratification des patients et la prédiction de la récupération auditive après un traumatisme sonore aigu. L'étude repose sur des données hétérogènes (audiologiques, génomiques et protéomiques) collectées à différents moments après le traumatisme. L'objectif principal est d'extraire des caractéristiques pertinentes en combinant ces données multimodales, afin de permettre une analyse plus précise du comportement individuel des patients et des tendances globales. Dans un premier temps, les problématiques de l'apprentissage multimodal et les particularités de la fusion des données sont abordées. Ensuite, un modèle de fusion tardive basé sur les modèles à blocs stochastiques est développé. Ce modèle permet de caractériser la redondance et la complémentarité de l'information disponible : (i) en regroupant les différentes sources en composantes, (ii) en maintenant une stratification globale des individus, permettant ainsi la définition de communautés. Par ailleurs, l'utilisation de l'approche bayésienne permet de mettre en œuvre une méthode de sélection de modèle. Enfin, un modèle de fusion intermédiaire est proposé, étendant le cadre des Mixture of Experts en intégrant une modélisation par modèle à blocs latents conditionnels des entrées. L'objectif est de réduire la complexité algorithmique en résumant les variables par composantes, tout en préservant l'interprétabilité et en assurant de bonnes performances de prédiction.This thesis explores the application of multimodal machine learning techniques for the analysis of medical data, with a focus on patient stratification and the prediction of hearing recovery after acute sound trauma. The study relies on heterogeneous data (audiological, genomic, and proteomic) collected at various time points following the trauma. The main objective is to extract relevant features by combining these multimodal data, thus enabling a more accurate analysis of individual patient behavior and global trends. First, the challenges of multimodal learning and the specificities of data fusion are addressed. Next, a late fusion model based on stochastic block models is developed. This model allows the characterization of redundancy and complementarity of the available information by (i) grouping the different sources into components, and (ii) maintaining a global stratification of individuals, thereby defining communities. Moreover, the use of a Bayesian approach enables the implementation of a model selection method. Finally, an intermediate fusion model is proposed, extending the Mixture of Experts framework by incorporating conditional latent block modeling of the inputs. The objective is to reduce algorithmic complexity by summarizing variables into components while preserving interpretability and ensuring good predictive performance
Dissolution convective du CO2 en milieux poreux transparent saturé
No full textLe stockage à long terme du CO2 est une stratégie clé pour atteindre les objectifs de l'Accord de Paris de 2015. Les processus post-injection de CO2 dans les aquifères salins doivent être compris afin d'améliorer l'efficacité et la sécurité du stockage. L'un des processus critiques est la dissolution convective, dans laquelle le CO2 se diffuse dans la saumure, provoquant une convection due à la poussée d'Archimède en raison des différences de densité. Malgré des processus physico-chimiques bien caractérisés, des questions subsistent sur la dissolution convective 3D du CO2. Ce travail vise à développer une méthode expérimentale utilisant la shadowgraphie pour étudier la convection dans des milieux poreux saturés transparents. L'objectif final est de mesurer la dissolution convective du CO2 dans une saumure à l'intérieur d'un milieu poreux constitué de billes de verre borosilicaté à l'aide de la shadowgraphie. Un défi particulier consiste à faire correspondre l'indice de réfraction du fluide saturant aux particules solides, ce qui rend l'eau impraticable avec les billes de verre. Nous avons mis au point une procédure d'adaptation de l'indice de réfraction en utilisant des fluides compatibles qui rendent le milieu poreux transparent. Nous avons testé des mélanges toluène/1-hexanol, thiocyanate de potassium (KSCN) et cyclohexanol/toluène. Avec un milieu poreux transparent saturé de mélange toluène/1-hexanol (76/24% en poids), un dispositif expérimental a été mis au point pour étudier la dissolution convective à l'aide de fluides analogues par shadowgraphie pour une analyse détaillée du mélange convectif. Une méthode de mesure de la vitesse à haute résolution pour les panaches convectifs a également été mise au point. Les résultats montrent que les différences de densité entraînant la convection affectent la vitesse du front convectif, ce qui est crucial pour prédire le mélange convectif dans les milieux poreux pertinents pour la séquestration du CO2. Une autre méthodologie expérimentale basée sur la shadowgraphie a été développée pour étudier la dissolution convective dans les milieux poreux transparents en utilisant du CO2. Ces expériences ont été menées entre 293,15 K et 298,15 K et entre 0,5 et 4 MPa. Afin de comprendre et d'expliquer les résultats, les propriétés thermophysiques des mélanges CO2+saturation ont (70 % en poids de cyclohexanol/30 % en poids de toluène) été déterminées à haute pression et à haute température. Les résultats indiquent que la pression d'injection du CO2 affecte de manière significative la vitesse de dissolution et le mélange convectif dans les milieux poreux transparents. La vitesse du front convectif des panaches augmente avec l'augmentation du nombre de Rayleigh avec une échelle super-linéaire, confirmant les résultats de l'étude de convection utilisant des fluides analogues miscibles. Enfin, nous avons effectué des simulations numériques directes en 2D et 3D pour mesurer les profils de concentration de CO2 et les flux de dissolution que nos expériences en laboratoire ne pouvaient pas fournir. Les résultats montrent que si les structures du panache diffèrent entre les scénarios 2D et 3D, l'étendue de la région mixte est comparable dans les deux cas. Nos résultats soulignent que le flux de dissolution dépend davantage du nombre de Rayleigh que de la dimensionnalité de la simulation numérique.Long-term CO2 storage is a key strategy for achieving the goals of the 2015 Paris Agreement. Post-CO2 injection processes in saline aquifers must be understood to improve storage efficiency and safety. One critical process is convective dissolution, in which CO2 diffuses into brine, causing buoyancy-driven convection due to density differences. Despite well-characterised physicochemical processes, questions remain about the 3D convective dissolution of CO2. This work aims to develop an experimental method using shadowgraphy to study convection in transparent saturated porous media. The final objective is to measure CO2 convective dissolution in brine within a borosilicate glass bead porous medium using shadowgraphy. A particular challenge is to match the refractive index of the saturating fluid to the solid particles, which makes water impractical with glass beads. We developed a refractive index matching procedure using compatible fluids that make the porous medium transparent. We tested toluene/1-hexanol, potassium thiocyanate (KSCN) and cyclohexanol/toluene mixtures. With a transparent porous medium saturated with toluene/1-hexanol (76/24 wt%) mixture, an experimental setup was developed to study convective dissolution using analogue fluids via shadowgraphy for detailed convective mixing analysis. A high-resolution velocity measurement method for convective plumes was also developed. The results show that density differences driving convection affect convective front velocity, which is crucial for predicting convective mixing in porous media relevant to CO2 sequestration. Another experimental methodology based on shadowgraphy was developed to study convective dissolution in transparent porous media using CO2. These experiments were conducted at 293.15 K to 298.15 K and 0.5 to 4 MPa. In order to understand and explain the results, the thermophysical properties of the CO2+saturation mixtures (70wt% cyclohexanol/30wt% toluene) were determined at high pressure and temperature. The results indicate that the injection pressure of CO2 significantly affects the dissolution rate and convective mixing within the transparent porous media. The convective front velocity of the plumes increases with increasing Rayleigh number with a super-linear scaling, confirming the finding from the convection study using miscible analogue fluids. Finally, we performed 2D and 3D direct numerical simulations to measure CO2 concentration profiles and dissolution fluxes that our laboratory experiments could not provide. The results show that while the plume structures differ between 2D and 3D scenarios, the extent of the mixed region is comparable in both cases. Our results emphasise that the dissolution flux depends more on the Rayleigh number than on the dimensionality of the numerical simulation
Pro- et postbiotiques dans l'aliment du poulet de chair : la matrice ré-évaluée
No full textLes probiotiques (micro-organismes bénéfiques vivants, souvent des bactéries), et plus récemment les postbiotiques (micro-organismes bénéfiques morts et/ou les composés qu'ils ont produits au cours de leur croissance), ont reçu ces dernières années un intérêt croissant de la part des fabricants d'aliments pour animaux comme moyen d’améliorer les performances de croissance et la santé des poulets de chair. Cette thèse décrit les recherches visant à déterminer les effets du traitement thermique pour produire un postbiotique (Post) à partir d'un probiotique (Pro) sur la composition et la manière dont les deux affectent la croissance et la physiologie des poulets de chair. Dans la première expérience, la composition en petites molécules (= le métabolome) des additifs Pro et Post a été évaluée, ainsi que l’impact du traitement thermique. Il a été montré que le traitement thermique pour produire Post avait des effets mineurs sur le métabolome. Ensuite, l’effet de Post sur un type de cellules immunitaires (macrophages) de poulet a été étudié et a montré que Post augmentait la réponse inflammatoire des cellules. Pour évaluer les effets de Pro et Post chez les poulets de chair, trois expériences ont été menées dans des conditions d'élevage conventionnelles (= in vivo). La première expérience a évalué si la composition de l'aliment (aliment standard v.s. aliment challengeant réduisant les performances de croissance) pouvait influencer la façon dont Pro et de Post agissent. Les deux additifs contenaient leur support commercial (= mélange utilisé pour transporter un additif sous la forme d'une poudre sèche). Pro et Post ont augmenté la croissance et modifié la population bactérienne (= le microbiote) caecale uniquement chez les poulets de chair nourris avec le régime challengeant. Dans la deuxième expérience, la reproductibilité de l'effet de stimulation de la croissance de Pro et Post contenant leur support commercial a été évaluée en utilisant deux aliments challengeants différents. Contrairement à la première expérience, Pro et Post n'ont pas amélioré la croissance des poulets de chair. La troisième expérience in vivo avait deux objectifs. Premièrement, elle a étudié si les supports commerciaux changeaient la façon dont Pro et Post affectaient les poulets de chair. Deuxièmement, elle a étudié si Pro et Post affectaient l'expression des gènes dans le sang, dans des segments de l'intestin grêle (jéjunum et iléon) et dans un organe immunitaire des caeca (les tonsilles), ainsi que sur le microbiote et le métabolome dans les digesta iléaux et caecaux. Les résultats ont montré que la croissance des poulets de chair était améliorée par Pro mais pas par Post, tandis que la présence de leur support commercial réduisait et augmentait la croissance, respectivement. Le Pro (sans son support) a réduit l'inflammation dans les tissus du jéjunum et des tonsilles caecaux, tandis que Post a eu des effets très limités et peu clairs. Les données de cette troisième expérience ont été analysées plus en détail afin d'identifier des paramètres associés à la croissance des poulets de chair. L'expression des gènes ont indiqué que les poulets de chair atteignant un poids vif plus élevé à 35 jours présentaient une inflammation réduite dans les tissus du jéjunum. Pour que Pro sans support, et pour que Pro et Post avec leur support soient bénéfiques pour la croissance des poulets de chair, des conditions challengeantes sont nécessaires. Les supports modifiaient les effets de Pro et Post. Pro sans support avait un effet bénéfique sur la croissance et réduisait l'inflammation intestinale. Cet effet est probablement dû aux cellules probiotiques viables présentes dans Pro et/ou à des composants qui sont dégradés par le traitement thermique utilisé pour produire Post à partir du Pro. En outre, la réduction de l'inflammation intestinale pourrait permettre d'améliorer la croissance et l'efficacité de la production des poulets de chair.Probiotics (beneficial live micro-organisms, often bacteria), and more recently postbiotics (dead beneficial micro-organisms and/or compounds produced during their growth), have received increasing interest by feed producers to improve the growth and health of broiler chickens. This thesis describes research to determine the effects of the heat process to produce a postbiotic (Post) from a probiotic (Pro) on the composition and the way both affect the growth and physiology of broilers. In the first laboratory experiment, the composition of small molecules (= metabolome) of Pro and Post additives was assessed and what impact the heat treatment has. It was shown that the heat treatment to produce Post had minor effects on the metabolome. Next, the effect of Post on an immune cell (macrophages) of chickens was investigated and showed that Post was increasing the inflammatory response of the cells. To assess effects of Pro and Post in broiler chickens, three experiments were conducted under practical housing conditions (= in vivo). The first experiment evaluated if the composition of the diet (standard v.s. growth-depressing challenge diet) can influence the way Pro and Post work. Both feed additives contained their commercial carriers (= mixture used to carry an additive as a dry powder). Pro and Post increased growth and modified the caecal bacterial population (= the microbiota) only in broilers fed the challenge diet. In the second experiment, the reproducibility of this growth promoting effect of Pro and Post with their carriers was evaluated using two different challenge diets. Unlike the first experiment, Pro and Post did not improve broiler growth. The third in vivo experiment had two aims. Firstly, it investigated if the commercial carriers change the way Pro and Post affect the broiler chicken. Second, it assessed if expression of genes in the blood, small intestinal segments (jejunum and ileum) and in an immune organ of the caeca (the tonsils), as well as on the microbiota and metabolites in ileal and caecal digesta are affected by Pro and Post. The results showed that broiler growth was improved by Pro but not by Post, whilst the presence of their commercial carriers reduced and increased growth, respectively. Pro (without its carrier) lowered inflammation in the jejunal and caecal tonsil tissues, while Post had very limited and unclear effects. The data of the latter third experiment were further analysed to identify parameters associated with broiler growth. The gene expression data indicated that broilers reaching a greater body weight at 35 days had reduced inflammation in jejunal tissue. For Pro without carrier, and for Pro and Post with carrier to be beneficial for broiler growth, challenging conditions are required. The carriers changed the effects of Pro and Post. Pro without carrier had a beneficial effect on growth and lowered intestinal inflammation. This effect was likely due to the viable cells in Pro and/or components that are degraded by the heat treatment to produce Post from Pro. Furthermore, lowering intestinal inflammation may allow for improvements in growth and health in broiler production
Cognitive effects of humorous drawings on students' performance and engagement in digital learning environments
No full textAu regard des difficultés en matière d’autonomie et d’engagement cognitif démontrées dans les environnements d’apprentissage en ligne, il est nécessaire de mieux comprendre comment favoriser cet engagement pour améliorer leur efficacité pédagogique. La revue de littérature réalisée dans cette thèse suggère que l’intégration d’éléments humoristiques pourrait être une stratégie efficace pour atteindre ce but. Toutefois, elle démontre également que ces effets positifs dépendent d’un certain nombre de facteurs qu’il est nécessaire d’examiner plus précisément. L’objectif principal de cette thèse est donc d’évaluer les effets cognitifs de l’ajout de dessins humoristiques dans des cours en ligne destinés à des étudiant·es. Une série d’études expérimentales, menées à la fois en laboratoire et dans un contexte plus écologique d’apprentissage en ligne, a permis d’évaluer les effets de l’ajout de dessins humoristiques sur 1) les performances (mémorisation et compréhension) et 2) l’engagement cognitif (parcours oculaires et temps de consultation). Les résultats d’une première étude en laboratoire ont montré un effet positif des dessins humoristiques sur ces deux dimensions. Cependant, ces résultats n’ont pas été répliqués dans les études suivantes. Des facteurs modérateurs, tels que le sens de l’humour, ont toutefois été identifiés dans ces différentes études. Ces travaux interrogent l’influence des facteurs exogènes aux stimuli humoristiques sur la relation entre humour et apprentissage. Ils ouvrent des perspectives sur l’importance d’étudier les processus sous-jacents à l’effet de l’humour afin d’améliorer son efficacité pédagogique.Considering the difficulties in autonomy and cognitive engagement demonstrated in e-learning environments, it is necessary to better understand how to promote this engagement to improve their pedagogical effectiveness. The literature review conducted in this PhD suggests that the integration of humorous elements could be an effective strategy for achieving this goal. However, it also demonstrates that these positive effects depend on a variety of factors that need to be investigated in more detail. The main aim of this PhD thesis is therefore to evaluate the cognitive effects of adding humorous drawings to online courses for university students. A series of experimental studies, conducted both in the laboratory and in a more ecological e-learning context, assessed the effects of adding humorous drawings on 1) performance (memorization and comprehension) and 2) cognitive engagement (eye-tracking and consultation time). The results of a laboratory study showed a positive effect of humorous drawings on these two dimensions. However, these results were not replicated in the later studies. Moderators, such as sense of humor, were identified in the different studies. This work questions the influence of exogenous factors to humorous stimuli on the relationship between humor and learning. They open up perspectives on the importance of studying the processes underlying the effect of humor in order to improve its pedagogical effectiveness
Structure et réactivité apprοche appliquée à l'epοxidatiοn des huiles végétales
No full textLa prise de conscience croissante des enjeux environnementaux au cours des dernières décennies a mis en évidence le besoin urgent d'alternatives durables aux ressources fossiles, en raison du réchauffement climatique, des émissions de gaz à effet de serre (GES) et de l'épuisement des réserves fossiles. L'industrie chimique, dépendante des matières premières pétrolières, contribue de manière significative aux émissions de GES, exacerbant les défis environnementaux et soulevant des inquiétudes concernant la sécurité des ressources. La biomasse, ressource renouvelable et carboneutre, joue un rôle clé dans la production de biocarburants pour le transport, l'électricité et la chaleur. Parmi les matériaux dérivés de la biomasse, les huiles végétales (HV) et leurs esters méthyliques d'acides gras (EMAG) sont d'une grande importance en raison de leur disponibilité, renouvelabilité et polyvalence chimique. Leur modification, notamment par époxydation, transforme les chaînes d'acides gras insaturés en groupes époxy réactifs, permettant la production de polymères, revêtements, colles et autres matériaux de haute valeur biologique. La méthode de Prileschajew, bien que la plus étudiée, présente des inconvénients comme des réactions secondaires réduisant le rendement et la sélectivité, ainsi que des préoccupations sur la sécurité thermique lors de l'utilisation de peracides puissants. Cette étude se concentre sur l'époxydation des HV et de leurs EMAG pour améliorer l'efficacité, minimiser les réactions secondaires et améliorer la stabilité thermique en utilisant de l'acide perpropionique et le catalyseur solide Amberlite IR-120. Elle compare les comportements structuraux et cinétiques de différentes huiles et dérivés, développe un modèle cinétique fiable et l'étend à diverses huiles végétales, apportant des perspectives sur la valorisation de la biomasse. L'étude se concentre sur l'huile de coton (HC) et son ester méthylique (HC-EMAG). Les transformations des groupes fonctionnels et différences structurelles entre HC et HC-EMAG ont été caractérisées par FTIR, RMN, SEC et titration. Une analyse cinétique comparative a révélé que la structure en étoile à trois bras de la HC améliore la vitesse d'époxydation par rapport à la structure linéaire de la HC-EMAG. Une analyse détaillée des modifications fonctionnelles et structurales a été réalisée pour mieux comprendre les voies de réaction et les réactions secondaires. Un modèle cinétique robuste a été développé pour décrire l'époxydation et l'ouverture de l'anneau de la HC et HC-EMAG, en tenant compte des effets de transfert de masse et de la nature biphasique du système. Des méthodes bayésiennes ont permis une estimation précise des paramètres, avec une forte concordance avec les données expérimentales. En s'appuyant sur ce modèle, la recherche a été étendue à l'huile de soja (HS), l'huile de lin (HL) et leurs EMAG pour comparer leurs cinétiques d'époxydation et transformations structurelles. La HC a montré la vitesse d'époxydation la plus élevée, suivie de la HS et HL, avec des tendances similaires dans leurs dérivés EMAG. Bien que la HL contienne plus de doubles liaisons, sa vitesse d'époxydation est réduite par la présence d'acide linolénique. Les EMAG ont présenté une relation linéaire plus forte entre les concentrations de doubles liaisons et les vitesses de réaction, probablement en raison de sites réactifs plus accessibles. Cette étude établit l'acide perpropionique comme un agent oxydant supérieur pour l'époxydation. Le modèle cinétique développé apporte un cadre précieux pour comprendre la dynamique de l'époxydation, contribuant à la valorisation de la biomasse par la production d'huiles végétales époxydées et leurs dérivés.Increasing environmental awareness has underscored the need for sustainable alternatives to fossil-based resources due to global warming, GHG emissions, and the depletion of fossil reserves. The chemical industry, heavily reliant on petroleum-derived feedstocks, significantly contributes to GHG emissions, exacerbating environmental challenges and raising concerns about resource security and market volatility. Biomass, a renewable and carbon-neutral resource, has emerged as a key player in producing biofuels for transportation, electricity, and heat. Among biomass-derived materials, vegetable oils (VOs) are widely recognized for their availability, renewability, and chemical versatility. Their modification, particularly via epoxidation, transforms unsaturated fatty acids into reactive epoxide groups, facilitating the production of bio-based polymers, coatings, adhesives, and other high-value materials. Although various epoxidation methods exist, the Prileschajew method is the most studied, despite drawbacks such as side reactions like ring-opening, which reduce yield and selectivity, and safety concerns when using strong peracids like peracetic and performic acids. This study investigates the epoxidation of vegetable oils (VOs) and their fatty acid methyl esters (VO-FAMEs), addressing key challenges like improving reaction efficiency, minimizing side reactions, and enhancing thermal stability. Using perpropionic acid and Amberlite IR-120 as a solid acid catalyst, the study demonstrates superior performance compared to performic acid. The research compares the structural and kinetic behaviors of different oils and their derivatives, developing a reliable kinetic model and expanding its application to various vegetable oils. The study initially focuses on cottonseed oil (CSO) and its FAME (CSO-FAME). Functional group transformations and structural differences between CSO and CSO-FAME were characterized through FTIR, NMR, SEC, and titration. A comparative analysis of epoxidation kinetics between CSO and CSO-FAME was conducted, revealing that CSO’s three-armed star structure enhances the epoxidation rate compared to the linear structure of CSO-FAME. In the second part, a detailed structural analysis was performed to monitor functional group modifications and structural changes, providing insights into reaction pathways and side reactions. A robust kinetic model describing epoxidation and ring-opening reactions of CSO and CSO-FAME was developed, incorporating mass transfer effects and the biphasic nature of the reaction system. Bayesian methods were employed for parameter estimation, achieving high precision and strong alignment with experimental data. The research further explored soybean oil (SBO), linseed oil (LSO), and their FAMEs in the third part, systematically comparing their epoxidation kinetics and structural transformations. The results showed that CSO exhibited the highest epoxidation rate, followed by SBO and LSO, with similar trends in their FAME derivatives. Despite LSO containing more double bonds, its epoxidation rate was hindered by linolenic acid composition. FAMEs exhibited a stronger linear relationship between initial double bond concentrations and reaction rates, likely due to more accessible reactive sites and reduced steric hindrance. This study establishes perpropionic acid as a superior oxidizing agent for epoxidation, compared to performic acid. The developed kinetic model provides valuable insights into epoxidation dynamics, contributing to the valorization of biomass through the production of epoxidized vegetable oils and their derivatives
Improving security in Internet of Things
No full textL'internet des objets (IoT) représente l'avenir de l'informatique, son but principal consiste à faciliter notre vie quotidienne via l'omniprésence des différents services informatiques qui assurent l'automatisation de nos différentes tâches. Afin d'atteindre cet objectif, diverses installations sont nécessaires en commençant par les capteurs et les actionneurs, en passant par les réseaux filaires et sans fils à haut débit tels que les réseaux FTTH, 4G et 5G. Vu la diversité des équipements, des protocoles, des technologies et des entreprises impliquées dans le développement de l'IoT de nombreux défis s'imposent à savoir la sécurité, la connectivité, la compatibilité et la longévité, les normes ainsi que les analyses et les actions intelligentes. La sécurité informatique représente le souci majeur de l'IoT, en raison de ses différentes failles de sécurités existantes d'un côté et de son implication dans la vie quotidienne de l'autre côté. Ces soucis de sécurités vont des grands problèmes comme la santé dans les solutions e-Health, jusqu'aux problèmes de la vie privée des petites fertilités comme la chaîne que nous avons regardée, l'heure du réveil…etc. Le but de cette thèse consiste à étudier profondément l'internet des objets, ses technologies, ses protocoles, ses standards, ses applications, ses défis, etc. Puis se focaliser sur son défi majeur qui est la sécurité dans ses différents niveaux architecturaux. Suite à cette étude des différents problèmes et failles de sécurité qui peuvent être exploités par les attaquants, notre objectif sera d'améliorer la sécurité de l'internet des objets en améliorant les protocoles de sécurité lèges afin d'utiliser ses différentes applications, solutions et services de manière saine et sûreThe Internet of Things (IoT) represents the future of IT, its main purpose is facilitating our daily life through the ubiquity of the different IT services that ensure the automation of our different tasks. In order to achieve this goal, a variety of facilities are needed, starting with sensors and actuators, as well as high-speed wired and wireless networks such as FTTH, 4G, and 5G. Given the diversity of equipment, protocols, technologies, and companies involved in the development of the IoT, there are many challenges to deal with, namely security, connectivity, compatibility, longevity, standards, and intelligent action. IT security is the major concern of the IoT, because of its various existing security gaps on one side and its involvement in everyday life on the other one. These security concerns range from large issues, such as health in e-Health solutions, to small fertility issues, such as the TV chain that we watched, and our awakening time. The aim of this thesis is to deeply study the Internet of Things namely its technologies, protocols, standards, applications, challenges, etc. Then focus on its major challenge, which is security in its different architectural levels. Following this study of the various security problems and vulnerabilities that can be exploited by attackers, our objective will be to improve the security of the Internet of Things by enhancing the lightweight security protocols in order to use its various applications, solutions, and services in a safe and secure manne