La prise en compte des traînées de condensations (contrails) dans les modèles de grande échelle requiert une paramétrisation. Cependant, les données actuelles sont insuffisantes pour cette paramétrisation. La simulation numérique détaillée d'un contrail complète les données et elle contribue à mieux définir ces paramétrisations. Les études des aéronefs ont mis en évidence le rôle de la turbulence atmosphérique dans la dynamique des tourbillons de sillage. Pourtant, la majorité des simulations numériques de contrails réalisées à ce jour utilisent une représentation simplifiée et paramétrée de cette turbulence, plutôt que de la résoudre explicitement. Le travail réalisé ici consiste à mettre en place une simulation de contrail avec une résolution tridimensionnelle de la turbulence atmosphérique. Dans un premier temps, une méthode de forçage stochastique a été mise en place pour engendrer des écoulements turbulents dans un milieu stratifié, et on montre la capacité de cette méthode à reproduire la turbulence de l'atmosphère. Dans un second temps, une simulation de contrail a été mise en place en utilisant la turbulence atmosphérique engendrée précédemment. Les effets du niveaux de turbulence, de la température et de la saturation en vapeur d'eau sur le contrail sont étudiés pour les quatre premières minutes : la turbulence contrôle la destruction des tourbillons de sillage, alors que la saturation et la température contrôlent la persistance et le taux de formation de glace. Les propriétés microphysiques et optiques obtenues sont en accord avec les observations et des lois sont proposées pour adapter ces propriétés aux paramétrisations des modèles de grande échelle.

Les traînées de condensation, ces panaches blancs souvent observés dans le sillage des avions, contribuent à la perturbation du bilan radiatif terrestre. Composées de cristaux de glace, elles peuvent en effet persister et entraîner une augmentation de la nébulosité. Le but de cette thèse est de mieux comprendre et décrire le processus de formation des cristaux de glace dans le champ proche d’un avion. L’écoulement de sillage est constitué d’une phase gazeuse (air et vapeur) et d’une phase solide (particules) en interaction. La simulation numérique de cet écoulement repose sur une méthode mixte eulérienne (gaz) et lagrangienne (particules). La simulation des grandes échelles est utilisée pour résoudre les équations de Navier-Stokes relatives au fluide turbulent, instationnaire et compressible. La croissance de chaque particule par condensation de la vapeur d’eau est calculée grâce au modèle microphysique de Fukuta-Walter. Deux régimes sont considérés : le régime jet et le régime d’interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Dans une première partie sont présentées la modélisation et les méthodes numériques employées. La deuxième partie consiste à relater les résultats obtenus lors des simulations. Le régime jet est d’abord traité afin d’étudier le rôle des paramètres caractérisant l’écoulement sur la taille et la densité numérique des cristaux de glace. Un champ tourbillonnaire est ensuite superposé à l’écoulement de jet pour examiner l’influence du tourbillon de sillage sur les processus microphysiques. Les simulations ont démontré l’importance du choix des paramètres décrivant l’écoulement pour caractériser avec précision les traînées de condensation.

Fluid Vortices is a comprehensive, up-to-date, research-level overview covering all salient flows in which fluid vortices play a significant role. The various chapters have been written by specialists from North America, Europe and Asia, making for unsurpassed depth and breadth of coverage. Topics addressed include fundamental vortex flows (mixing layer vortices, vortex rings, wake vortices, vortex stability, etc.), industrial and environmental vortex flows (aero-propulsion system vortices, vortex-structure interaction, atmospheric vortices, computational methods with vortices, etc.), and multiphase vortex flows (free-surface effects, vortex cavitation, and bubble and particle interactions with vortices). The book can also be recommended as an advanced graduate-level supplementary textbook. The first nine chapters of the book are suitable for a one-term course; chapters 10--19 form the basis for a second one-term course.

This publication results from a technical meeting on phenomenology and technologies relevant to in-vessel melt retention (IVMR) and ex-vessel corium cooling (EVCC). The purpose of the publication is to capture the state of knowledge, at the time of that meeting, related to phenomenology and technologies as well as the challenges and pending issues relevant to IVMR and EVCC for water cooled reactors by summarizing the information provided by the meeting participants in a form useful to practitioners in Member States.

This book is an introduction to differential manifolds. It gives solid preliminaries for more advanced topics: Riemannian manifolds, differential topology, Lie theory. It presupposes little background: the reader is only expected to master basic differential calculus, and a little point-set topology. The book covers the main topics of differential geometry: manifolds, tangent space, vector fields, differential forms, Lie groups, and a few more sophisticated topics such as de Rham cohomology, degree theory and the Gauss-Bonnet theorem for surfaces. Its ambition is to give solid foundations. In particular, the introduction of “abstract” notions such as manifolds or differential forms is motivated via questions and examples from mathematics or theoretical physics. More than 150 exercises, some of them easy and classical, some others more sophisticated, will help the beginner as well as the more expert reader. Solutions are provided for most of them. The book should be of interest to various readers: undergraduate and graduate students for a first contact to differential manifolds, mathematicians from other fields and physicists who wish to acquire some feeling about this beautiful theory. The original French text Introduction aux variétés différentielles has been a best-seller in its category in France for many years. Jacques Lafontaine was successively assistant Professor at Paris Diderot University and Professor at the University of Montpellier, where he is presently emeritus. His main research interests are Riemannian and pseudo-Riemannian geometry, including some aspects of mathematical relativity. Besides his personal research articles, he was involved in several textbooks and research monographs.

This book is a collection of extended papers based on presentations given during the SIMHYDRO 2014 conference, held in Sophia Antipolis in June 2014. It focuses on the modeling and simulation of fast hydraulic transients, on 3D modeling, and on uncertainties and multiphase flows. The book explores both the limitations and performance of current models and presents the latest developments based on new numerical schemes, high-performance computing, multiphysics and multiscale methods, and better interaction with field or scale model data. It addresses the interests of practitioners, stakeholders, researchers and engineers active in this field.