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LES RESULTATS QUE JE PRESENTE DANS CETTE THESE APPORTENT UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DES PHENOMENES ALEATOIRES DANS DES PROBLEMES DE PROPAGATION D'ONDES ET DE TRANSPORT. LES EQUATIONS CONSIDEREES SONT DIFFERENTES, MAIS ELLES SE DEROULENT TOUTES DANS UN MILIEU COMPLEXE DONT ON NE POSSEDE QU'UNE DESCRIPTION STATISTIQUE. CERTAINES CONSIDERATIONS, D'ORIGINE PHYSIQUE, NOUS PERMETTENT D'AVANCER DES HYPOTHESES SUR LES ORDRES DE GRANDEUR RESPECTIFS DES AMPLITUDES ET DES DISTANCES SUR LESQUELLES VARIENT LES COEFFICIENTS QUI INTERVIENNENT. ON DEVELOPPE ALORS UNE ANALYSE ASYMPTOTIQUE BASEE SUR CES HYPOTHESES, A L'AIDE DE THEOREMES LIMITES, DU TYPE HOMOGENEISATION OU BIEN APPROXIMATION-DIFFUSION. ON CHERCHE A METTRE EN EVIDENCE LA (OU LES) BONNE ASYMPTOTIQUE, C'EST-A-DIRE LES RAPPORTS D'ECHELLES ENTRE LES DIVERSES QUANTITES QUI VONT CONDUIRE, QUAND ON LES POUSSE A LA LIMITE, A UN REGIME ASYMPTOTIQUE REMARQUABLE. ON ESSAIE ENSUITE D'IDENTIFIER ET DE CARACTERISER CES REGIMES ASYMPTOTIQUES A L'AIDE DU CALCUL STOCHASTIQUE. LES RESULTATS OBTENUS CONCERNE LA PROPAGATION D'UNE ONDE MONOCHROMATIQUE A TRAVERS UNE COUCHE DE MILIEU ALEATOIRE ET LINEAIRE OU BIEN FAIBLEMENT NON-LINEAIRE (ETUDE DU COEFFICIENT DE REFLEXION, DE L'INTENSITE INTERNE ET DU TEMPS DE RETARD), LA PROPAGATION D'UNE ONDE SOLITON A TRAVERS UNE COUCHE DE MILIEU ALEATOIRE ET NON-LINEAIRE (CARACTERISATION DE DIFFERENTS REGIMES DE TRANSMISSION), L'ADVECTION-DIFFUSION DE QUANTITES SCALAIRES PAR UN CHAMP ALEATOIRE SPATIO-TEMPOREL AUX OSCILLATIONS RAPIDES, ET ENFIN LA GENERATION ET L'AMPLIFICATION DE FAISCEAUX LASERS INCOHERENTS (LISSAGE OPTIQUE)
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LES RESULTATS QUE JE PRESENTE DANS CETTE THESE APPORTENT UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DES PHENOMENES ALEATOIRES DANS DES PROBLEMES DE PROPAGATION D'ONDES ET DE TRANSPORT. LES EQUATIONS CONSIDEREES SONT DIFFERENTES, MAIS ELLES SE DEROULENT TOUTES DANS UN MILIEU COMPLEXE DONT ON NE POSSEDE QU'UNE DESCRIPTION STATISTIQUE. CERTAINES CONSIDERATIONS, D'ORIGINE PHYSIQUE, NOUS PERMETTENT D'AVANCER DES HYPOTHESES SUR LES ORDRES DE GRANDEUR RESPECTIFS DES AMPLITUDES ET DES DISTANCES SUR LESQUELLES VARIENT LES COEFFICIENTS QUI INTERVIENNENT. ON DEVELOPPE ALORS UNE ANALYSE ASYMPTOTIQUE BASEE SUR CES HYPOTHESES, A L'AIDE DE THEOREMES LIMITES, DU TYPE HOMOGENEISATION OU BIEN APPROXIMATION-DIFFUSION. ON CHERCHE A METTRE EN EVIDENCE LA (OU LES) BONNE ASYMPTOTIQUE, C'EST-A-DIRE LES RAPPORTS D'ECHELLES ENTRE LES DIVERSES QUANTITES QUI VONT CONDUIRE, QUAND ON LES POUSSE A LA LIMITE, A UN REGIME ASYMPTOTIQUE REMARQUABLE. ON ESSAIE ENSUITE D'IDENTIFIER ET DE CARACTERISER CES REGIMES ASYMPTOTIQUES A L'AIDE DU CALCUL STOCHASTIQUE. LES RESULTATS OBTENUS CONCERNE LA PROPAGATION D'UNE ONDE MONOCHROMATIQUE A TRAVERS UNE COUCHE DE MILIEU ALEATOIRE ET LINEAIRE OU BIEN FAIBLEMENT NON-LINEAIRE (ETUDE DU COEFFICIENT DE REFLEXION, DE L'INTENSITE INTERNE ET DU TEMPS DE RETARD), LA PROPAGATION D'UNE ONDE SOLITON A TRAVERS UNE COUCHE DE MILIEU ALEATOIRE ET NON-LINEAIRE (CARACTERISATION DE DIFFERENTS REGIMES DE TRANSMISSION), L'ADVECTION-DIFFUSION DE QUANTITES SCALAIRES PAR UN CHAMP ALEATOIRE SPATIO-TEMPOREL AUX OSCILLATIONS RAPIDES, ET ENFIN LA GENERATION ET L'AMPLIFICATION DE FAISCEAUX LASERS INCOHERENTS (LISSAGE OPTIQUE)
Author: Lionel Jannaud Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages :
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REVUE SUR LA PROPAGATION EN MILIEU ALEATOIRE. DIFFERENTES THEORIES MODELISANT LA PROPAGATION D'ONDE EN MILIEU ALEATOIRE SONT PASSEES EN REVUE. ELLES SE REGROUPENT EN DEUX GRANDS ENSEMBLES. LES PREMIERES N'UTILISENT QUE LES PHENOMENES LINEAIRES, C'EST-A-DIRE LES DIFFRACTIONS SIMPLES. LES SECONDES PRENNENT EN COMPTE LES PHENOMENES NON LINEAIRES. ANALYSE SPECTRALE ET INVERSION DES CODAS. CET ARTICLE EST ESSENTIELLEMENT UNE VERIFICATION NUMERIQUE DETAILLEE DE LA THEORIE LINEAIRE DE AKI QUI RELIE LE SPECTRE DES CODAS AUX PROPRIETES STATISTIQUES DU MILIEU. UNE FORMULE D'INVERSION ANALYTIQUE EST DONNEE QUI PERMET DE RETROUVER CES PROPRIETES STATISTIQUES A PARTIR DES CODAS. DEPENDANCE FREQUENTIELLE DU FACTEUR DE QUALITE EN MILIEU ALEATOIRE. CET ARTICLE EXPOSE UNE METHODE NUMERIQUE DE MESURE DU FACTEUR DE QUALITE DU FRONT DIRECT D'UNE ONDE DANS UN MILIEU ALEATOIRE. LA FORMULE DE WU QUI DONNE UNE EXPRESSION ANALYTIQUE DE CE FACTEUR, EST COMPAREE AUX MESURES. PROPAGATION D'ONDE EN MILIEU ALEATOIRE ANISOTROPE. DANS CET ARTICLE EST PRESENTEE UNE TECHNIQUE D'ANALYSE DU SPECTRE DES CODAS DANS LE CAS DE MILIEUX ALEATOIRES ANISOTROPES. UN PROCESSUS D'INVERSION ANALYTIQUE EST DONNE. INTENSITE SPECTRALE DES CODAS ET ATTENUATION APPARENTE D'ONDES ACOUSTIQUES EN MILIEU ALEATOIRE 3D. LES RESULTATS DES DEUXIEME ET TROISIEME CHAPITRES SONT TESTES NUMERIQUEMENT DANS LE CAS DE MILIEUX ALEATOIRES TRIDIMENSIONNELS. ANALYSE SPECTRALE ET INVERSION DE CODAS REELLES. UNE METHODE ORIGINALE D'ANALYSE ET D'INVERSION DU SPECTRE DES CODAS POUR DES DONNEES EXPERIMENTALES ET POUR DES MILIEUX ELASTIQUES ANISOTROPES EST EXPOSEE
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Cette thèse est consacrée à l'étude de la propagation des ondes acoustiques dans un milieu aléatoire uni-dimensionnel. Les ondes acoustiques étudiées sont celles issues d'une expérience de retournement temporel (RT) mise en place par Mathias Fink et son équipe au Laboratoire « Ondes et Acoustique. » Nous mettons en évidence pourquoi le profil des ondes obtenues après RT ne dépend pas des réalisations du milieu aléatoire à la différence des ondes non retournées temporellement qui ont pour profil un processus Gaussien stationnaire tel que sa densité de puissance spectrale est solution d'un système d'équations de transport déterministe dont les coefficients dépendent des variations macroscopiques du milieu. De plus, le profil de l'onde apres RT peut s'écrire comme la convolée du signal incident avec la densité de puissance spectrale. La robustesse du RT est alors testée lorsque des erreurs d'enregistrement sont faites et lorsque le milieu aléatoire change entre les deux phases de l'expérience de RT.
Author: Petr Yuldashev Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 178
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Propagation of nonlinear acoustic waves in inhomogeneous media is an important problem inmany research domains of modern theoretical and applied acoustics. For example, studies onpropagation of high amplitude N-waves in turbulent atmosphere are relevant to the sonic boomproblem which involves high interest due to development of new civil supersonic aircrafts. Inrelation to sonic boom problem, many studies on spark-generated N-wave propagation through aturbulent layer were carried out in model laboratory-scale experiments which are more controlledand reproducible than field measurements. Propagation of high intensity focused ultrasound intissue (HIFU) is intensively studied for medical applications. HIFU is a basis of new surgicaldevices for noninvasive thermal and mechanical ablation of tumors.In this thesis, the problem of characterization of high amplitude N-waves generated in air byan electric spark was studied using combined acoustical and optical methods. The fine structureof shocks was deduced from the shadowgraphy images with a resolution that cannot be obtainedusing condenser microphones. It was shown that the combination of optical and acoustical methodsallows complete characterization of the N-waves.N-wave propagation through a layer of thermal turbulence was further studied in a laboratoryexperiment. The evolution of statistical distributions and average values of the most importantN-wave parameters was investigated at different propagation distances. Experimental results werecompared to data obtained in another experiment known in literature, where N-wave was propagatedthrough kinematic turbulence. It was shown that in the case of almost the same widths ofthe turbulent layers, values of the characteristic scales and rms of refractive index fluctuations, thekinematic turbulence leads to stronger distortions of the peak pressure and the shock rise time ofthe N-wave and to 2-3 greater probabilities to observe intense focusing in caustics.Effects of nonlinear propagation and random focusing on the statistics of N-wave amplitudewere studied theoretically using the KZK equation and the phase screen model. The phase screenwas characterized by the correlation length and the refraction length - the distance where firstcaustics occur. Probability distributions, mean values and standard deviations of the N-wave peakpressure were obtained from the numerical solutions and were presented as functions of the propagationdistance and the nonlinear length. Statistical results from the KZK model were comparedwith analytical predictions of the nonlinear geometrical acoustics approach (NGA). It was shown,that NGA approach is valid only up to the distance of one third of refraction length of the screen.Strong nonlinear effects were shown to suppress amplitude fluctuations. The effect of the scale ofinhomogeneities on amplitude statistics was also investigated.The problem of focusing of ultrasound beam through inhomogeneous medium is importantfor medical diagnostics and nondestructive testing problems. The inhomogeneities of biologicaltissue or of industrial materials can destroy beam focusing. In the thesis, distortions of a weaklynonlinear diagnostic beam focused through a phase layer of special configuration were consideredexperimentally and theoretically. Feasibility of selective destruction of focusing of differentharmonics in the beam was predicted in the modeling and confirmed in experiment.The most modern HIFU devices rely on using two-dimensional multi-element phased arrayswith elements randomly distributed over a segment of a spherical surface. Numerical experimentis an important tool to characterize pressure fields created by HIFU radiators. Intensity levels atthe focus of HIFU radiators can reach several tens of thousands of W/cm2, causing nonlinearpropagation effects and formation of shocks [...].
Author: Thierry Passot Publisher: Springer ISBN: 3540470387 Category : Science Languages : en Pages : 395
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The workshop "Nonhnear MHD Waves and Turbulence" was held at the - servatoire de Nice, December 1-4, 1998 and brought together an international group of experts in plasma physics, fluid dynamics and applied mathematics. The aim of the meeting was to survey the current knowledge on two main topics: (i) propagation of plasma waves (like Alfven, whistler or ion-acoustic waves), their instabilities and the development of a nonlinear dynamics lea ding to solitonic structures, wave collapse or weak turbulence; (ii) turbulence in magnetohydrodynamic flows and its reduced description in the presence of a strong ambient magnetic fleld. As is well known, both aspects play an important role in various geophysical or astrophysical media such as the - gnetospheres of planets, the heliosphere, the solar wind, the solar corona, the interplanetary and interstellar media, etc. This volume, which includes expanded versions of oral contributions pre sented at this meeting, should be of interest for a large community of resear chers in space plasmas and nonlinear sciences. Special effort was made to put the new results into perspective and to provide a detailed literature review. A main motivation was the attempt to relate more closely the theoretical un derstanding of MHD waves and turbulence (both weak and strong) with the most recent observations in space plasmas. Some papers also bring interesting new insights into the evolution of hydrodynamic or magnetohydrodynamic structures, based on systematic asymptotic methods.
Author: Josselin Garnier
Author: Josselin Garnier
Author: Lionel Jannaud
Author: Solenn Autret
Author: Uriel Frisch
Author: Petr Yuldashev
Author: Florence Bailly
Author: Denis de Brucq
Author: École Polytechnique [Palaiseau] Laboratoire d'optique et de physique moléculaire
Author: Antoine Soubret
Author: Thierry Passot