Dossier scienti�que

Patrice Chatellier

1er décembre 2014

Table des matières

I Résumé 3

II Curriculum Vitæ 5

III Projet et résultats de recherche 8

1 Méthodes numériques 9

2 Génie des Procédés 12

3 Mesure et modélisation appliquées au génie civil 20

IV Valorisation industrielle 24

1 Montage de contrats de collaboration scienti�ques 24

2 Gestion du programme de développement piloté par le LCPC 25

3 Di�usion des résultats du LCPC et des CETE 25

4 Valorisation de CESAR-LCPC 27

V Direction de laboratoire 29

VI Perspectives 32

VII Production 33

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1 Liste des publications et communications 33

2 Transfert, applications et valorisation des connaissances 39

3 Di�usion de l'information et culture scienti�que et technique 42

4 Formation initiale et continue 43

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Première partie

Résumé

Après avoir obtenu un diplôme d'ingénieur en génie des procédés j'ai réalisé une thèsesur la modélisation hydrodynamique d'installations industrielles. L'objet de mon travailété de développer des méthodes de calcul des vitesses d'écoulement du �uide contenudans des bassins de traitement des eaux résiduaires. Pour cela j'ai tout d'abord étendules domaines d'application des techniques empiriques de calcul. J'ai ensuite utilisé lamécanique des �uides numérique, ce qui a permis d'obtenir une description spatiale duchamp de vitesse et non plus seulement des vitesses moyennes d'écoulement.

J'ai ensuite travaillé pendant onze ans au CIRSEE, le centre de recherches de Lyon-naise des Eaux. J'y ai développé plusieurs logiciels qui couvrent des domaines très variés :contrôle commande de procédé, simulation, dimensionnement, système expert de diag-nostic. Dans ce travail j'ai systématiquement associé des informations acquises sur pilote,naturellement plus riches que celles acquises sur les sites industriels, à des informationsacquises sur sites, moins �ables et disponibles en nombre plus restreint. J'ai ainsi pudévelopper des techniques capables de suivre le fonctionnement d'une installation indus-trielle sur laquelle on ne dispose que d'un jeu d'information réduit.La prise en compte de problématiques industrielles a donc fortement in�uencé le dé-roulement de mes recherches. J'ai notamment véri�é que les modèles disponibles dansla bibliographie sont applicables aux cas des sites industriels. Dans certains cas, il s'estavéré nécessaire de modi�er les modèles décrits dans la littérature. Dans d'autres cas,les modèles existants ont pu être simpli�és a�n de faciliter leur utilisation sur site.

L'expérience que j'ai acquise à travers ces recherches m'a permis de soutenir uneHabilitation à Diriger des Recherches (HDR). Je me suis ensuite dirigé vers la recherchepublique avec comme objectif de participer à la di�usion des connaissances vers le mondeindustriel.

Pour cela j'ai intégré la Sous-direction du développement et de la valorisation indus-trielle (SDDVI ) du LCPC en tant que chargé de mission sur un poste de Directeur deRecherche. Cette sous-direction était responsable de la propriété intellectuelle du LCPC(brevets, marques, logiciels, savoir-faire) et des développements de matériels et de logi-ciels réalisés sous le contrôle du LCPC. Deux ans plus tard j'ai été nommé responsablede la Sous-direction du développement et de la valorisation industrielle. Cette positionm'a permis (i) de rationaliser la politique de dépôt de brevets du LCPC, (ii) de mettreen place un suivi des projets de développement par indicateurs, (iii) d'organiser la dif-fusion de nombreux matériels et logiciels par l'intermédiaire de licenciés (18 contrats delicence conclus).

Après sept années passées à la SDDVI, j'ai demandé à rejoindre le groupe des Mo-dèles Numériques (MN ) du LCPC dont l'activité était centrée sur le développement

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du logiciel CESAR-LCPC. L'objectif de ma démarche était de relancer mon activité derecherche scienti�que en utilisant les compétences sur la méthode des éléments �nis ac-quises pendant ma thèse. Ces travaux m'ont permis d'initier des recherches personnellessur la modélisation des phénomènes de transport et de réaction dans les milieux poreux(béton par exemple). Deux ans après mon arrivée j'ai été nommé responsable du groupedes Modèles Numériques.

J'ai alors conduit une ré�exion de groupe qui a débouché sur la rédaction d'un projetscienti�que. Ce projet a fait passer le positionnement du groupe des modèles numériquesd'une activité centrée sur le développement de CESAR-LCPC à une activité de recherchedans le domaine de la modélisation.Parallèlement j'ai maintenu une forte activité autour de CESAR-LCPC. J'ai notam-ment lancé une nouvelle version (version 5.0) et des travaux d'évolution du logiciel : (i)refonte du solveur CESAR avec comme objectif de convaincre les unités de recherchesd'utiliser CESAR-LCPC pour leurs travaux, (ii) mise à niveau de l'interface utilisateurdestinée à faciliter la di�usion de CESAR-LCPC dans les écoles et dans les universités,(iii) développement d'un outil python de commande du solveur.

Au début de l'année 2013 j'ai été nommé directeur du Lisis (Laboratoire Instrumen-tation Simulation et Informatique Scienti�que). Ce laboratoire est issu de la fusion entrele groupe des modèles numériques (MN ) cité plus haut et le groupe physique et instru-mentation animé par François Derkx. Le Lisis est composé de 11 chercheurs permanents(dont 3 HDR), 7 ingénieurs (2 ICPEF, 1 IPEF, 1 IDTPE, 3 ITPE), 3 techniciens et uneassistante administrative. A ces permanents s'ajoutent de nombreux doctorants et post-doctorants.Le Lisis a la responsabilité de nombreux contrats (FP7, H2020, ANR, FUI, région Île deFrance, MEDDE, contrats industriels), une équipe de recherche commune avec l'écolepolytechnique, NACRE, et de deux projets phares de l'IFSTTAR : le logiciel CESAR-LCPC dont la version 6 a été lancée en 2014 et l'équipement d'excellence Sense-Citydont la construction débutera en 2015

Parallèlement à cette activité de management, je dirige plusieurs doctorants (3 di-rections et une co-direction) et post-doctorants. Cette activité de recherche m'a permisd'avoir un article publié et trois articles acceptés en 2013.

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Deuxième partie

Curriculum Vitæ

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Patrice CHATELLIERNé le 17 septembre 1964Nationalité françaiseMarié, deux enfantsEmail : patrice.chatellier@ifsttar.frPage web : A créer

Institut français des sciences et technologiesdes transports, de l’aménagement et des réseaux(IFSTTAR)Tèl : 01 81 66 81 10 (Bureau)blancblancblanc

Thèmes de recherche- Génie des procédés appliqué au traitement des eaux et des déchets- Méthodes numériques- Modélisation du comportement mécanique et chimique des bétons

Formation

2001blancblanc

Habilitation à Diriger les Recherches en génie des procédésUniversité de Montpellier II - Laboratoire de Génie des ProcédésResponsable scientifique : Professeur Alain Grasmick

1991blancblancblancblanc

Doctorat en ingénierie du traitement et de l’épuration des eauxINSA Toulouse - Département de Génie des ProcédésDirecteur de thèse : Professeur Michel RoustanSujet : "Application des équations de Navier-Stokes au calcul de l’écoulement turbulent d’un fluideincompressible"

1987 Diplôle d’ingénieur en génie des procédés, INSA Toulouse

Expériences professionnelles

2013-blanc

Directeur du laboratoire Instrumentation Simulation et Informatique Scientifique (LISIS) dudépartement Composants et Systèmes (COSYS) de l’IFSTTAR

20102012

Responsable du groupe des Modèles Numériques du département Mesure Auscultation etCalcul Scientifique (MACS) de l’IFSTTAR

20082009

Chercheur dans le groupe des Modèles Numériques- Développement de compétences en modélisation par éléments finis

20042008blancblanc

Responsable du développement et de la valorisation industrielle du LCPC- Management budgétaire et administratif des projets de développement- Pilotage administratif des contrats de licence- Connaissance du fonctionnement des Centre d’Études Techniques de l’Équipement (CETE)

20022004blancblanc

Chargé de mission à la Sous Direction du Développement et de la ValorisationIndustrielle de la Direction des Programmes du Laboratoire Central de Ponts et Chaussées

- Rédaction et négociation de contrats- Dépôts de brevets

19952002blancblancblancblancblanc

Responsable des projets d’automatisation et de modélisation des stations d’épurationau CIRSEE (Centre International de Recherche Sur l’Eau et l’Environnement de Lyonnaise des Eaux)

- Responsabilité d’une équipe de recherche (un ingénieur, 2 techniciens)- Coordination technique d’un projet financé par le ministère de l’industrie (quatre partenairesindustriels, budget : 6,4 Me)

- Suivi de cinq thèses- Rédaction de schémas directeurs définissant les programmes de recherche à moyen terme

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19921994blancblanc

Responsable de projets de recherches rattaché au Laboratoire d’Informatique Avancée deCompiègne (Lyonnaise des Eaux)

- Conception et réalisation d’un logiciel de simulation de stations d’épuration- Représentant de Lyonnaise des Eaux dans un projet financé par la communauté Européenne(deux partenaires universitaires, trois partenaires industriels, budget : 5,3 Me)

Expérience de recherche

Parmi les sujets que j’ai abordés au cours de mon activité de recherche figurent notamment :- La mécanique des fluides numérique. Mes études ont montré comment les équations de Navier-Stokespeuvent être appliquées au calcul des écoulements dans les bassins de traitement des eaux usées.

- La modélisation et le diagnostic des stations d’épuration. J’ai constitué une base de connaissance. Apartir de cette base j’ai programmé un logiciel de simulation et de diagnostic de dysfonctionnement desusines.

- Le contrôle-commande des stations d’épuration. J’ai contribué au développement et à la validation sursite de systèmes de contrôle commande.

- La méthode des éléments finis. J’ai développé en C++ un solveur aux éléments finis capable de résoudreles équations de diffusion, réaction et convection. J’ai utilisé ce solveur pour étudier la stabilité de laméthode des éléments finis.

Mes recherches se sont matérialisées par 4 brevets, 24 publications dans des revues scientifiques à comité delecture.

Expérience pédagogique

Plusieurs types d’enseignement ont été dispensés :- Moniteur pour l’enseignement de l’informatique et de travaux pratiques de Génie des Procédés- Intervenant extérieur à l’Institut des Sciences de l’Ingénieur de Montpellier. Ces interventions portaientsur la modélisation des unités de traitement des eaux résiduaires

- Formation continue pour le personnel de Lyonnaise des Eaux. Ces formations ont été données dans lecadre d’un stage sur le contrôle des stations d’épuration

- Enseignant en master 2 de l’université de Paris Est. Mon enseignement porte sur la modélisationappliquée au diagnostic des procédés (20hEqTD/an depuis 2009)

- Enseignant en licence pro de l’université de Paris Est. Mon enseignement est constitué d’une cours demécanique des fluides et d’un cours de transfert thermique (20hEqTD par an depuis 2012)

Expérience en valorisation industrielle

En tant que Sous-Directeur du Développement et de la Valorisation Industrielle j’ai traité de nombreux dossiersde valorisation :

- Conclusion de sept contrats de licence couvrant la diffusion d’un total de 37 matériels- Conclusion de trois contrats de licence pour la diffusion de logiciels- Supervision de projets de développement (50 projets en moyenne annuelle)- Conduite du portefeuille de brevets et de marques du LCPC

blanc

Divers

- Trophées de l’innovation Lyonnaise des Eaux 1995, 1996, 2000.- Langue : Anglais courant.

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Troisième partie

Projet et résultats de recherche

Introduction

Après des études d'ingénieur en génie des procédés j'ai débuté ma carrière de cher-cheur par une thèse en mécanique des �uides numérique. Au cours de cette thèse, je mesuis familiarisé avec la méthode des éléments �nis et j'ai approfondi mes connaissancesen mécanique des �uides notamment dans le domaine des modèles de turbulence. Ala suite de cette thèse j'ai occupé pendant onze ans un poste de chercheur dans deuxcentres de recherche de Lyonnaise ses eaux : le Laboratoire d'informatique avancée deCompiègne (LIAC) et le Centre International de Recherche sur l'Eau et l'Environnement(CIRSEE ). Mes recherches portaient sur la modélisation et le contrôle des procédés detraitement des eaux résiduaires. Elles m'ont permis de développer mes compétences engénie des procédés et d'atteindre une notoriété su�sante pour soutenir une habilitationà diriger les recherches (HDR).Après une interruption de mon activité de recherche de sept ans au cours desquels j'aitravaillé à la valorisation des recherches du LCPC, j'ai repris mes recherches dans le do-maine de la modélisation en intégrant le groupe des modèles numériques du LCPC. Làj'ai découvert la mécanique des solides et j'ai approfondi ma connaissance de la méthodedes éléments �nis.Au bout de deux ans j'ai pris la direction du groupe des modèles numériques puis aubout de cinq ans j'ai pris la direction du Lisis : laboratoire � instrumentation, simulationet informatique scienti�que �. Ce dernier poste a été pour moi l'occasion de découvrirles domaines de la mesure optique et des nanocapteurs.

Les paragraphes qui suivent présentent mon activité de recherche. Par souci de clarté,cette présentation n'est pas faite par ordre chronologique mais en utilisant la logiquethématique suivante :

� Méthodes numériques� Génie des procédés� Mesure appliquée au génie civil� Modélisation appliquée au génie civil

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1 Méthodes numériques

J'ai commencé mes recherches dans le domaine de la modélisation numérique lors mestravaux de thèse. Ces derniers portaient sur l'utilisation des équations de Navier-Stokespour la simulation de stations de traitement d'eaux résiduaires. La principale di�cultéde ces travaux était de nature informatique puisqu'ils représentaient à l'époque (1989-1991) un volume de calcul assez important. Ceci compliquait signi�cativement le travailde recherche des conditions de stabilité de la méthode des éléments �nis appliquée à lamécanique des �uides.

J'ai repris mes recherches relatives aux méthodes numériques en 2010 à travers lamise en ÷uvre de diverses techniques de modélisation pour le diagnostic du fonction-nement des réseaux d'eau potable. Pour cela je me suis intéressé à deux techniques demodélisation : la modélisation inverse et la modélisation par des méthodes statistiques.

Mécanique des �uides numériques : Travail de thèse

Ce travail a été encadré par le Professeur Michel Roustan (INSA de Toulouse). Il a étésoutenu le 20 décembre 1991 à l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse.

Thèse de doctorat intitulée Simulation de l'hydrodynamique des chenaux d'oxyda-tion par l'utilisation des équations de Navier Stokes associées au modèle k−ε : évaluationde la vitesse moyenne de circulation

Membres du jury J.M. Audic (Dr), J. Bertrand (DR), H. Boisson (CR), C. Brou-discou (Pr), C. Fonade (Pr), M. Roustan (Pr).

Résumé L'un des ouvrages les plus importants des systèmes d'épuration par voie bio-logique est constitué d'un bioréacteur dans lequel l'eau à traiter est mise en contact avecune biomasse épurative. Ce contact doit être assuré dans des conditions de mélange dé-�nies assurant le maintien en suspension de la biomasse et les transferts entre phases.Dans le cas de petites et moyennes installations, ce bioréacteur est fréquemment consti-tué d'un chenal en boucle fermée dans lequel le liquide à traiter est mis en mouvementpar des mobiles d'agitation. La vitesse moyenne de circulation du liquide dans ce chenalest un des paramètres caractéristiques de son fonctionnement.

L'étude porte sur l'évaluation de cette vitesse moyenne de circulation, ainsi que despro�ls de vitesses à l'intérieur des réacteurs de type chenal. Seul le cas d'un écoulementmonophasique a été traité.Cette étude présente deux méthodes de modélisation que nous quali�erons de macro-scopique :

� le bilan global de quantité de mouvement,� les principes de l'agitation mécanique en cuve agitée cylindrique,

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et une microscopique basée sur les équations de Navier-Stokes.

La dernière de ces trois approches est particulièrement détaillée. Nous avons no-tamment exposé le raisonnement et les approximations sur lesquels est fondé le modèlek− ε, les conditions aux limites utilisées, la méthode numérique des éléments �nis et lestechniques de stabilisation et de résolution qui lui sont associées. Ensuite, nous avonsappliqué cette méthode à l'aide du logiciel FIDAP sur les six cas expérimentaux sui-vants : écoulement turbulent dans un tube, le jet dans un milieu in�ni, la cuve agitéecylindrique, un bassin annulaire de 2800m3, un bassin annulaire de 860m3, un chenaloblong de 1m3. Les résultats de chacune de ces simulations sont en bon accord avec lesrésultats expérimentaux.

Publications [A3], [A1], [A2], [G1]

Modèles inverses

L'objectif de ces recherches est d'améliorer la gestion des réseaux d'eau potable endétectant les fuites accidentelles. Pour cela nous avons mis en ÷uvre une modélisationinverse. Dans le cas des modèles inverses on se donne des mesures de grandeurs physiquescaractéristiques du fonctionnement du système auxquelles on associe les équations auxdérivées partielles qui modélisent le système. On détermine ainsi les conditions auxlimites à associer aux équations aux dérivées partielles pour retrouver les mesures.

Travaux réalisés sur la modélisation inverse des écoulements Nous avons ap-pliqué la modélisation inverse à l'étude des réseaux d'alimentation en eau potable. Dansnotre cas nous nous sommes donné des informations sur la vitesse ou sur la pressionen plusieurs points du réseau d'eau potable que nous avons modélisé par les équationsde Navier-Stokes. A partir de ces informations nous avons utilisé une inversion de mo-dèle pour déduire les conditions aux limites qui doivent être associées aux équations deNavier-Stokes pour retrouver au mieux les valeurs de vitesse et de pression mesurées (lesconditions aux limites recherchées peuvent être des débits en entrée et en sortie de cana-lisation. Ils peuvent être également des débits de fuite). L'association de ces conditionslimites aux équations de Navier-Stokes permet alors, par une résolution directe, de cal-culer les champs de vitesse et de pression sur l'ensemble du domaine. La reconstructiona été e�ectuée sur un réseaux d'eau potable (Figure 1).

Travaux réalisés sur la modélisation inverse de la concentration en chloreDe manière analogue, nous avons étudié la méthode de reconstruction pour le champ deconcentration en chlore dans un écoulement connu. Cette reconstruction repose sur leséqations de transport/réaction/di�usion et non plus sur les équations de Navier-Stokescomme précédemment. Dans ce cas, l'objectif est de déterminer les conditions limitesde concentration en chlore (supposée constante sur les sections des tuyaux) minimisantl'écart entre la simulation numérique et les mesures. La méthode a été appliquée sur le

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Figure 1 � Reconstruction des écoulements dans un réseau d'eau potable (source :J. Waeytens)

cas-test d'une canalisation en té (Figure 2). Nous avons montré que le positionnementdes capteurs de chlore avait une importance fondamentale.

Projets� Smart Water Network (SWN). Projet, �nancé par le Fonds Unique Interministé-

riel (FUI), dans lequel interviennent Suez Environnement, Advitam (Vinci), EFS,A3IP, ESIEE Paris et l'IFSTTAR.

� Micad'Eau. Projet �nancé par le Fonds Unique Interministériel Eco-Industries(FUI), dans lequel interviennent Suez Environnement, Advitam (Vinci), EFS,ESIEE Paris et l'IFSTTAR.

Encadrement Encadrement avec F. Bourquin du stage post-doctoral de Julien Waey-tens

Publications [A20], [G15], [G17]

Couplage régression non-linéaire / analyse factorielle

Dans cette méthode on suppose qu'on dispose du modèle hydraulique mono-dimensionneld'un quartier. Ce modèle permet de simuler les écoulements dans le réseau, et ce mêmes'il y a des anomalies comme une obturation de tuyau ou une fuite. On suppose égalementque l'instrumentation du quartier est insu�sante pour pouvoir suivre le fonctionnementpar des méthodes inverses.Dans ce cas nous avons développé un outil de suivi du réseau qui allie des techniques derégressions non-linéaires (réseaux de neurones) et l'analyse en composantes principales

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Figure 2 � Reconstruction du champ de concentration en chlore dans un té suivantdi�érents modèles d'écoulement (source : J. Waeytens)

(�gure 3).Pour appliquer la méthode on simule dans un premier temps les di�érents régimes d'ano-malies qu'on souhaite détecter. On obtient ainsi les valeurs de la pression et du débiten tout point du réseau d'eau potable pour chaque régime hydraulique possible. On neretient que les résultats obtenus aux endroits où on dispose des capteurs et on les ap-proxime à l'aide de régressions non-linéaires. Les coe�cients des régressions non-linéairessont alors traités à l'aide d'une analyse en composantes principales. Cette dernière estvue comme un moyen de visualiser en deux ou trois dimensions un nuage de points dansRp avec p > 3, où p est le nombre de coe�cients de la régression non-linéaire (les poidssynaptiques dans notre cas). L'analyse en composantes principales débouche sur uneellipse de con�ance pour chaque régime d'anomalie que l'on souhaite identi�er.Ainsi, lorsqu'on souhaite analyser le fonctionnement d'un réseau d'eau potable à partirde mesures, on détermine tout d'abord les coe�cients du modèle de régression non-linéaire qui représente au mieux les mesures. On positionne ensuite le jeu des coe�cientsde régression obtenus par rapport aux ellipses de con�ance. Cette démarche permet au�nal de trouver le régime de fonctionnement du réseau qui correspond le mieux auxmesures.

Projets Smart Water Network (SWN). Projet, �nancé par le Fonds Unique Intermi-nistériel (FUI), dans lequel interviennent Suez Environnement, Advitam (Vinci), EFS,A3IP, ESIEE Paris et l'IFSTTAR.

Encadrement Encadrement du stage post-doctoral de Cécile Baudry.

2 Génie des Procédés

Le traitement des eaux résiduaires nécessite la mise en place d'opérations unitairessuccessives ou couplées destinées à extraire, par voie physico-chimique et/ou biologique,les matières polluantes présentes dans les eaux (composés particulaires et solubles, mi-néraux et organiques, pathogènes ...). La maîtrise de ces procédés oblige à une démarchede recherche construite autour de plusieurs objectifs interdépendants. Si on s'intéresse

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Figure 3 � Utilisation de réseaux de neurones pour la détection de fuites (source :C. Baudry)

particulièrement aux procédés par voie biologique, il faut considérer successivement plu-sieurs domaines d'études propres au Génie des Procédés :

� L'hydrodynamique� Le transfert d'oxygène en réacteur polyphasique� Le transport d'une masse biologique dans un système bioréactionnel� Les réactions biologiques

Le Tableau 1, dont les lignes représentent les procédés et dont les colonnes représententdi�érents domaines du Génie des Procédés, symbolise la démarche développée dans mesrecherches en montrant l'interdépendance des processus élémentaires analysés.

Les paragraphes suivants utilisent cette approche pour présenter les résultats de mesrecherches.

Hydrodynamique

Cette discipline a été étudiée sous deux aspects.

J'ai tout d'abord étudié les phénomènes hydrauliques à une macro échelle. Cettedémarche a été appliquée à deux types de réacteurs : des chenaux en boucle fermée

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Table 1 � Tableau synthétique des études relatives au Génie des Procédés

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dans lesquels le liquide est mis en mouvement par des mobiles d'agitation ; des gazosi-phons dans lesquels le liquide est mis en mouvement par une injection d'air à la basedu réacteur (�gure 4). Elle a montré qu'il est possible de modéliser l'hydrodynamiquedes chenaux et des gazosiphons à l'aide d'équations du même type que les équations deBernoulli. Ce faisant, il est possible de développer un modèle de prédiction de la vitessede circulation dans ces réacteurs en fonction de paramètres macroscopiques tels que lenombre de pompage des agitateurs ou le débit d'air injecté.

J'ai ensuite modélisé l'hydraulique des chenaux d'oxydation à l'aide des équationsde Navier-Stokes ce qui permet d'accéder au champ des vitesses d'écoulement en toutpoint du réacteur (Figure 5).

Figure 4 � Principe du gazosiphon (gauche), Principe de deux types de chenaux d'oxy-dation (droite)

Figure 5 � Maillages de chenaux d'oxydation (1 m3 et 2800 m3)

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Encadrement Conseiller d'études des thèses d'Annabelle Couvert et de Sandra Simon

Publications [A3], [A15], [A1], [G1], [A2], [G6], [G9], [G8], [A8], [G12], [A10], [H5]

Transfert d'oxygène en réacteur polyphasique

Ce transfert a été étudié dans des chenaux en boucle fermée et dans des gazosiphons.Trois démarches ont été développées sur les chenaux en boucle fermée.

� Premièrement, une étude expérimentale sur site industriel a permis la dé�nitiond'un système de mesure en ligne de la capacité d'oxygénation dans les réacteursindustriels. Ce système a été breveté.

� Deuxièmement, la mesure des coe�cients de transfert couplée à une mesure del'aire interfaciale par analyse d'image a montré l'importance et la variabilité del'aire interfaciale.

� Troisièmement, une modélisation du transfert d'oxygène. Cette modélisation coupleles équations de Navier-Stokes avec une équation de transport de la phase gaz.Elle donne en chaque point du réacteur un taux de gaz et le coe�cient de transfertlocal.

Dans le cas des gazosiphons, une étude expérimentale pour les régimes d'écoulement diet tri phasiques (liquide, gaz, solide) a été menée. Cette étude a montré qualitativementl'évolution du coe�cient de transfert en fonction du débit de gaz et du taux de rem-plissage en solide du réacteur. Les mesures réalisées sur ce réacteur ont été obtenues eneaux claires et avec des solides de petites tailles (2 à 3 millimètres).

Encadrement Conseiller d'études des thèses d'Annabelle Couvert et de Sandra Simon

Publications [A3], [A8], [A10], [A11], [A17], [G8], [G9], [G10], [G11], [G12], [H4]

Contrôle de matière dans un système bioréactionnel

Deux systèmes de bioréacteurs sont couramment utilisés en traitement des eaux (�-gure 6).

Le premier repose sur des cultures en suspension et oblige à une séparation avalpar décantation pour assurer la qualité de l'eau traitée et contrôler la masse biologiqueréactive dans le décanteur par une recirculation partielle des concentrats. De nouveauxmodèles de décanteurs ont été développés. Ces modèles sont capables de prédire ladistribution des temps de séjour des matières en suspension dans le réacteur. A partirdes connaissances acquises lors du développement de ces modèles, un système de contrôleautomatique de ces réacteurs a été mis au point et breveté.

Le second repose sur des cultures �xées sur un support plus ou moins inerte, lecontrôle de la biomasse dans le réacteur est purement hydraulique en imposant locale-ment des contraintes de cisaillement appropriées. L'étude expérimentale de ces réacteursa montré le lien entre l'hydraulique imposée et le transport de matière induit dans les

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Eau à dépolluer

Eau traitée

Eau à dépolluer

Eau traitée

Procédé à boues activéesLit bactérien

Figure 6 � Procédés de traitement des eaux résiduaires urbaines

réacteurs. Des règles à appliquer dans la conduite du procédé ont été dé�nies de façonà éviter le colmatage du réacteur et à réguler de la masse biologique active.

Encadrement Conseiller d'études de la thèse de Marc Bonnieux

Publications [F1], [A6], [F3], [H3], [G3]

Réaction biologique d'oxydation

Trois types de réacteurs ont été considérés : les réacteurs contenant une culturebactérienne en suspension, les lits macro poreux sur lesquels se développe un bio�lm,les réacteurs contenant à la fois une culture bactérienne en suspension et un bio�lm quise développe sur un matériau support en mouvement.

Réacteurs contenant une culture bactérienne en suspension Le fonctionne-ment de ces réacteurs a été étudié en développant un modèle explicatif qui utilise ladynamique des populations. Ce travail a débuté par l'étude du domaine de validité desmodèles cités dans la littérature. De nouveaux modèles cinétiques ont ensuite été déve-loppés. Ces modèles ont une gamme d'application plus large que ceux habituellementutilisés. Un logiciel de simulation destiné aux ingénieurs d'exploitation a été réalisé pa-rallèlement à ces travaux. En�n un système en ligne d'estimation de l'activité de laculture bactérienne dans les réacteurs industriels a été développé et breveté.

Lits macro poreux sur lesquels se développe un bio�lm Un grand nombred'expériences ont été menées a�n d'étudier l'ensemble des régimes de fonctionnement dece type de réacteur. Par la suite, un modèle phénoménologique de l'activité biologiquede ces réacteurs a été développé.

Réacteurs contenant à la fois une culture bactérienne en suspension et unbio�lm Dans ce cas le bio�lm se développe à la surface d'un matériau support enmouvement. Ces procédés étaient nouveaux au moment où j'ai réalisé mes recherches,aussi l'essentiel des travaux a consisté à mesurer les cinétiques réactionnelles obtenuesdans ces réacteurs pour di�érents régimes de fonctionnement.

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Projets� Le projet européen � I-SEE �(Esprit III) qui portait sur la génération automa-

tique d'explications (1992-1994). Ce projet était destiné à créer un système d'aideaux utilisateurs de logiciels. Il faisait intervenir un centre de recherche en informa-tique (Rutherford Appletown Laboratory), une SSII (Syseca), des ergonomes duCNAM et des utilisateurs �naux (British Maritime Technology et Lyonnaise desEaux). Dans le cadre de ce projet, j'étais responsable de l'activité de Lyonnaisedes Eaux.

� Le projet Européen � Bio to bio � portant sur le développement et la simulationde procédés à bio�lm destinés à éliminer la pollution azotée (1998-2001). Lyon-naise des Eaux était le seul partenaire industriel de ce projet dans lequel interve-naient les universités de Copenhague, Delft, Minho, Munich et Saint Jacques deCompostelle. J'ai assuré la représentation de Lyonnaise des Eaux dans ce projet.

� Le projet C3A : Capteurs Contrôles Commandes en Assainissement (1997-2001)soutenu par le ministère de l'industrie dans le cadre du programme de développe-ment 100 technologies clés. L'objectif de ce projet était de �abiliser le fonctionne-ment des stations d'épuration en utilisant de nouveaux capteurs ainsi que des sys-tèmes de contrôles avancés. Il faisait intervenir plusieurs partenaires industriels :Thomson, Seres, Degrémont et Lyonnaise des Eaux. J'avais la responsabilité dela coordination technique de l'ensemble de ce projet ainsi que du travail réalisépar Lyonnaise des Eaux.

� Représentant de Lyonnaise des eaux dans l'action COST � Integrated WastewaterManagement �

Encadrement� Encadrant des stages de master deGerd van den Daele, Dieter Ghysbrecht, O. Gu-

tierrez, Juan-Carlos Ochoa, Annalisa Onnis et Beatriz Pallacios� Conseiller d'études des thèses de Fabienne Lagarde, Marc Bonnieux et Anne-

Emmanuelle Stricker� Encadrement du stage post-doctoral de Jesus Colprim

Publications [A5], [A14], [A4], [A7], [H1], [H2], [G2], [G5], [G7], [A16]

Réactions biologiques de réduction

J'ai contribué à des recherches sur la modélisation du transport des biomatéraux etdes réactions biologiques dans un procédé de traitement des déchets par des réactionsbiochimiques de réduction (�gure 7). Ce type de procédé est d'un grand intérêt car ilpermet de diminuer le volume de déchets tout en produisant un biogaz combustible(méthane notamment).

Projet Ces recherches sont conduites dans le projet Erasmus Mundus ETeCoS3 (En-vironmental Technologies for Contaminated Solids, Soils and Sediments)

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Encadrement Conseiller d'études de la thèse de Flavia Liotta

Publications [A22], [A23]

Entrée de biomasse

Sortie de gaz

Sortie de digestat

Figure 7 � Procédés de traitement des déchets par réduction biochimique

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3 Mesure et modélisation appliquées au génie civil

Mesure par un laser bifréquence

Contexte et travaux de recherche La surveillance des structures de génie civil etdes réseaux de transports (chaussées, lignes ferroviaires) requiert le développement dedispositifs de mesures durables, peu intrusifs et si possible déportés aussi bien pour cer-tains ouvrages d'art (ponts, tunnels, . . .) que pour des sites de production industriellenécessitant un haut niveau de sécurité comme les centrales nucléaires ou bien encorepour assurer la continuité de service des réseaux ferroviaires. De manière générale, l'aus-cultation visant à la maintenance prédictive des infrastructures suppose la mise en ÷uvred'un système de diagnostic en temps réel qui repose sur des capteurs délivrant une in-formation �able multi-physique (température, déformation) et massivement distribuéeen vue d'une analyse fondée sur des modèles de comportement et des outils avancés detraitement du signal intégrant la connaissance métier. L'utilisation de capteurs à �bresoptiques délivrant une information en chaque point de la �bre constitue un ingrédientmajeur de cette stratégie de contrôle de santé à grande échelle.Dans ce cadre je dirige une thèse avec Aghiad Khadour (Lisis) comme conseiller d'études.Cette thèse a pour but d'ouvrir la voie vers des systèmes de mesure par e�et Brilloinà un coût raisonnable. Pour cela nous utiliserons un laser bifréquence, émettant deuxondes optiques présentant un écart en fréquence. Il a été récemment démontré qu'uneémission laser bi-fréquence autour de 1 µm, pouvait être obtenue dans un laser à se-miconducteur à cavité verticale externe (VECSEL). Notre objectif est de transposerce concept aux longueurs d'onde d'intérêt pour la �bre optique et les interrogateursutilisant l'e�et Brillouin (1, 55 µm).

Encadrement Direction de la thèse de Léa Chaccour (conseiller d'études Aghiad Kha-dour)

Réaction et di�usion dans les milieux poreux

Le béton soumis à des dégradations d'origine chimique peut être vu comme un milieuporeux dans lequel di�usent des agents agressifs et où se déroulent des réactions. Enparticulier lorsqu'un béton est mis en présence de dioxyde de carbone, ce gaz di�usedans le milieu poreux que constitue le béton et interagit chimiquement avec lui. En e�etle dioxyde de carbone est un diacide qui dégrade naturellement la portlandite et les

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silicates de calcium hydratés contenus dans le béton par une réaction acide base.

H2O H+ +OH−

CO2 +H2O H2CO3

H2CO3 +OH− HCO−3 +H2O

HCO−3 +OH− CO=

3 +H2O

Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH−

Ca2+ + CO=3 CaCO3

3CaO.2SiO2.3H2O+ 3H2CO3 → 3CaCO3 + 2SiO2.3H2O+ 3H2O

Au cours de ce phénomène il se forme dans le béton un front de concentration quise déplace vers l'intérieur du matériau. Au niveau de ce front, les concentrations chi-miques varient brutalement puisque c'est à ce niveau que le dioxyde de carbone rentreen contact avec la portlandite. La modélisation de l'attaque acide d'un béton nécessitedonc de résoudre un système d'équations aux dérivées partielles dont les inconnues va-rient fortement dans l'espace.Comme décrit ci-dessus, la modélisation de l'attaque acide du béton nécessite de prendreen compte de nombreuses réactions chimiques couplées et présente des di�cultés ma-thématiques particulières. Pour résoudre ces problèmes j'ai développé une techniquegénérale de modélisation des réactions intervenant dans un milieu poreux (méthode ca-pable de prendre en compte un nombre quelconque de composés chimiques et un nombrequelconque de réactions).

Encadrement Stage de première année d'école d'ingénieur de Quentin Pereira

Publications associées [A19].

Dégradation des bétons d'origine biogénique

Les réactions d'oxydo-réduction qui ont lieu dans les réseaux d'assainissement trans-forment le soufre naturellement présent dans les eaux résiduaires en acide sulfurique(�gure 8). Cette transformation se fait par une suite de mécanismes biochimiques quiréduisent le soufre de la matière organique en hydrogène sulfuré (H2S) puis l'oxydent enacide sulfurique (H2SO4). La présence de cet acide conduit à des dégradations structu-relles irréversibles des parties en béton des réseaux d'assainissement.J'ai co-dirigé des recherches destinées à développer un modèle capable de prédire la vi-tesse de dégradation des bétons attaqués par de l'acide sulfurique. Ces recherches ontdébouché sur le développement d'un modèle à une dimension capable de rendre comptede l'attaque du béton par de l'acide sulfurique.

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Figure 8 � Processus de génération de l'acide sulfurique dans les réseaux assainissement

Encadrement� Co-encadrement de la thèse de Haifeng Yuan� Président du jury de thèse de Jean Hérisson� Encadrement du stage de master d'Amélie Michineau

Publications [A21], [G16], [G18], [G19]

Modélisation du creusement des tunnels

Le creusement d'un tunnel induit des déformations dans le terrain avoisinant (�-gure 10). Pour maîtriser ces déformations, le sol peut être renforcé par des inclusionsmais l'e�cacité de cette technique reste di�cile à quanti�er. En conséquence, le dimen-sionnement de ce type de renforcement reste largement empirique. Les grands projetssouterrains en cours de travaux ou à l'étude sont directement concernés par cette pro-blématique, notamment le projet du Grand Paris (environ 150km de travaux souterrainsautour de Paris).Je participe à des recherches destinées à mieux comprendre et à représenter quanti-tativement le rôle des inclusions dans le fonctionnement du massif de sol lors de laconstruction d'un tunnel. Ce travail a pour but de dé�nir des outils qui pourront faireprogresser les méthodes de choix des paramètres de renforcement. Une grande partie dutravail consiste à utiliser, et si nécessaire à développer, de nouvelles fonctionnalités ducode de calcul par éléments �nis CESAR-LCPC.

Projet Newtun �nancé par le Fonds Unique Interministériel

Encadrement Direction de la thèse CIFRE de Nicolas Gilleron conduite en collabo-ration avec EGIS (conseiller d'études Emmanuel Bourgeois)

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Figure 9 � Schéma de la Méthode NEWTUN pour un dimensionnement interactif duprésoutènement (source : projet NEWTUN )

Modélisation des voûtes maçonnées

La RATP souhaite disposer d'un modèle pour mieux connaître le comportement desvoûtes maçonnées de ses tunnels a�n d'améliorer l'évaluation des impacts associés auxtravaux à proximité ou dans ses tunnels. Dans cet objectif, je dirige une thèse CIFREdestinée à mettre au point un modèle numérique des tunnels en maçonnerie, qui re�ètela déformabilité du terrain et de la structure.La recherche aboutira à une connaissance plus approfondie des ouvrages en maçonnerienotamment de leur comportement avec et sans surcharge. Les études réalisées pendant lathèse permettront de mieux connaître les seuils et les états-limites ultimes et de service.

Encadrement Direction de la thèse CIFRE d'Omar Moreno conduite en collaborationavec la RATP (conseillers d'études Anne-Sopie Colas et Emmanuel Bourgeois)

Figure 10 � Voûte maçonnée du tunnel parisien

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Quatrième partie

Valorisation industrielle

Introduction

J'ai été recruté au LCPC en 2002 comme chargé de valorisation industrielle surun poste de Directeur de Recherche. Ce poste se trouvait dans la Sous-Direction duDéveloppement et de la Valorisation Industrielle (SDDVI) du LCPC où je suis restéjusqu'en 2008. Suite aux départs en retraite du Sous-directeur et d'un Directeur deRecherche intervenus en 2003, l'intérim du poste de Sous-directeur du développementet de la Valorisation Industrielle a été assuré par le Directeur des Programmes. Ennovembre 2004 j'ai été nommé Sous-Directeur de la SDDVI.Pendant les quatre années (2004-2008) au cours desquelles j'ai dirigé la SDDVI, ce servicea assuré le suivi des projets de développement, géré le portefeuille de brevets et marquesdu LCPC, organisé et supervisé la di�usion des matériels et logiciels créés par le LCPC.Compte tenu de l'ampleur de cette tâche au regard de l'e�ectif de la SDDVI, je mesuis concentré pleinement sur cette activité dont l'aspect stratégique pour le LCPC estrégulièrement souligné par les comités d'évaluation.

En 2008 j'ai intégré le groupe des Modèles Numériques (MN) du LCPC où je me suisfamiliarisé à la méthode des éléments �nis et plus particulièrement au logiciel CESAR-LCPC. Une fois dans ce poste, j'ai continué à assurer en 2008 et 2009 des missionsponctuelles de soutien à la SDDVI sur des dossiers de valorisation. Cette démarchecorrespond à mon ambition de voir les produits de la recherche largement utilisés dansla société.

En 2010 j'ai pris la direction du groupe MN ce qui m'a permis d'engager de nouvellesactions de valorisation cette fois ciblées sur le logiciel CESAR-LCPC.

En 2013 j'ai été nommé Directeur du Laboratoire Instrumentation, Simulation etInformatique Scienti�que (Lisis). Ce laboratoire est issu de la fusion des groupe MN etPhysique et Instrumentation de l'IFSTTAR.

Les résultats que j'ai obtenus dans la valorisation industrielle sont présentés ci-après.

1 Montage de contrats de collaboration scienti�ques

Au sein de la Sous-direction, j'apportais un soutien aux unités du LCPC dans larédaction des contrats de collaboration de recherche (ANR, FUI, projets européens,collaborations industrielles). Ce soutien portait essentiellement sur la mise au point desclauses de con�dentialité, de propriété intellectuelle et de valorisation des résultats. Jeparticipais à la rédaction de 15 à 20 contrats par an.

Publications associées Quatre modèles de contrats publiés sur le site intranet duLCPC (engagement de con�dentialité, vente de brevet, licence de savoir-faire, collabo-ration scienti�que).

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2 Gestion du programme de développement piloté par

le LCPC

Parc de projets de développement La SDDVI supervisait les projets de dévelop-pement réalisés sous le contrôle du LCPC. Elle s'assurait du respect de la démarchequalité, des coûts et des délais. Lorsque j'ai quitté la responsabilité de la SDDVI le parcde projets de développement était constitué de 54 projets décomposés en 14 projets enphase de spéci�cation, 20 projets en phase de développement et 20 projets en phase devalidation et mise au point. Le budget de l'ensemble de ces projets était de trois millionsd'euros.Mes objectifs d'amélioration de cette gestion ont porté sur la diminution de la durée desprojets, sur une meilleure plani�cation des délais et des coûts ainsi que sur une meilleuredé�nition des livrables. Pour atteindre cet objectif, j'ai mis en place un suivi par indica-teurs et j'ai organisé des réunions spéci�ques avec les CETE 1 et les Centres d'Étude etde Construction de Prototypes concernés. Ces objectifs ont été atteints puisque la duréemoyenne des projets clos est passée de 6,76 ans en 2003 à 3,52 ans en 2006.Ce nouveau mode de gestion nous a par ailleurs permis de faire aboutir un grand nombrede projets. Nous avons ainsi quali�é 14 produits en 2007 parmi lesquels �gurent le véhi-cule Aigle RN chargé de la mesure de l'Indice de Qualité du Réseau routier National, etle MLPL (appareil de mesure du pro�l longitudinal des chaussées) qui a été développéconjointement avec une PME puis licencié.

Mise à jour de la procédure de gestion Dans le courant de l'année 2005 j'airédigé une procédure de gestion des projets de développement. Elle responsabilisaitd'avantage les di�érents acteurs et imposait une gestion prévisionnelle des budgets etdes délais. Ce faisant elle permettait une visibilité accrue sur le déroulement des projetsde développement, et rendait ainsi possible un meilleur contrôle de la Direction Généraledu LCPC sur le déroulement des projets.La procédure de gestion a été mise en ÷uvre en septembre 2005. Son suivi a été réalisé àpartir de l'année 2006 à l'aide d'outils informatiques que j'ai développés. Parallèlementà ce travail le site intranet du LCPC a été complété de façon à présenter la nouvelleprocédure de gestion des projets de développement ainsi que l'état d'avancement desprojets supervisés par la SDDVI.

Publications associées Procédure qualité pour le développement des matérielsmlpc R©.

3 Di�usion des résultats du LCPC et des CETE

Brevets et marques Lorsque j'étais responsable de la SDDVI, le LCPC disposait de15 marques et de 33 brevets prioritaires dont 10 étaient exploités au travers un contratde licence.

1. Centre d'Étude Technique de l'Équipement

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En concertation avec la Direction Générale du LCPC, j'ai �xé comme objectif d'aug-menter le nombre de brevets vendus par le LCPC ou valorisés par un contrat de licence.Pour lancer cette démarche j'ai rédigé et publié sur l'intranet une procédure de gestiondes brevets dans ce sens. Elle imposait d'établir la stratégie de valorisation d'un brevetavant son dépôt, de lancer la valorisation du brevet dès son dépôt, de se donner moinsde trente mois pour avoir abouti, et d'abandonner le brevet en cas d'échec. Cette mé-thode nous a permis, à budget constant, d'augmenter le transfert de technologie versl'industrie.Parallèlement j'ai réalisé une revue du parc des brevets et des marques. Au �nal l'aban-don de nos brevets à la fois anciens et sans perspective d'exploitation nous a permisd'économiser approximativement 30% du coût de maintien annuel des brevets sans baissesigni�cative de retour �nancier.

Di�usion des logiciels J'ai dé�ni les conditions que devait remplir un logiciel pourpouvoir être proposé au téléchargement sur le site internet du LCPC (2005). Cettedé�nition a été conduite en allégeant autant que possible la démarche et avec commeobjectif d'obtenir la mise en ligne du plus grand nombre possible de nos productions. Cetravail a débouché sur la mise en ligne de quatre nouveaux logiciels di�usés gratuitement(Bétonlab-free, Bil, Viscoanalyse, Gyrolis).Par ailleurs, j'ai organisé les négociations des contrats de licence pour la di�usion deslogiciels CESAR-LCPC, Alizé-LCPC et Bétonlab-pro. Ces trois logiciels sont aujourd'huidi�usés par l'intermédiaire de licenciés privés.

Di�usion des matériels Au début des années 2000 il a été décidé de con�er ladi�usion des matériels mlpc R© à des licenciés privés (�gure 11). Dans cette démarchej'avais la responsabilité de la mise en place du nouveau mode de di�usion :

� Organisation des consultations pour la recherche des licenciés� Organisation des négociations des contrats de licence� Gestion des conséquences �nancières de cette nouvelle politique

Suite à ce travail la quasi totalité des matériels proposés au catalogue des mlpc R© estdi�usée par l'intermédiaire de sociétés privées licenciées de l'IFSTTAR. La di�usion desmatériels mlpc R© a été pérennisée à travers la signature de quatre contrats de licencequi couvrent la di�usion de 43 matériels pour un chi�re d'a�aires annuel de l'ordre d'unmillion d'euros. Par ces contrats, non seulement l'outil de production des mlpc R© a étémodernisé grâce aux investissements de nos licenciés, mais en plus nos matériels onttrouvé un marché à l'international qu'il leur était di�cile d'atteindre lorsqu'ils étaientdi�usés par les CETE. Ainsi plus de la moitié des machines vendues par nos licenciés sontexportées, à titre d'exemple nos matériels ont équipé plusieurs bureaux d'étude japonaisou maghrébins travaillant sur le chantier de l'autoroute Est-Ouest au Maghreb.

Publications associées� Procédure de gestion des brevets� Procédure de quali�cation des logiciels� 18 contrats de licence ou de vente de savoir-faire

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Figure 11 � Exemple de matériel mlpc R©. A gauche un APL (analyseur de pro�l enlong), à droite un orniéreur

4 Valorisation de CESAR-LCPC

CESAR-LCPC est un logiciel de simulation par la technique des éléments �nis dédiéau génie civil. Il est développé par l'IFSTTAR et permet d'appliquer les modèles déve-loppés par l'IFSTTAR sur de grands projets. CESAR-LCPC compte aujourd'hui plusde 400 utilisateurs dont plus de 60 industriels.Les deux principales actions que j'ai menées en tant que responsable du développementdu logiciel CESAR-LCPC sont, d'une part de lancer un chantier de reconception du sol-veur, et d'autre part de relancer la di�usion de CESAR-LCPC à travers la productionde nouvelles versions du logiciel.

Développements dans le solveur CESAR Lors de ma prise de responsabilité dansle groupe des Modèles Numériques, j'ai engagé au sein du groupe une ré�exion straté-gique et technique pour dé�nir les priorités de développement du logiciel CESAR-LCPC.Ces échanges ont débouché sur le lancement de trois chantiers de développement autourdu solveur CESAR.

� La simpli�cation des procédures d'intégration et l'automatisation des procéduresde test de non-régression ce qui a permis l'intégration nombreux modèles parE. Bourgeois (ICPEF).

� La réorganisation du solveur CESAR de façon à y intégrer des techniques deprogrammation objet (passage du Fortran 77 au Fortran 2003). Ce travail, réalisépar S. Rigobert (ITPE), a pour objectif de fournir aux jeunes chercheurs unsolveur plus facile à utiliser, et donc de les inciter à réaliser leurs travaux à l'aidedu solveur CESAR.

� Le développement d'un langage et d'un moteur de commande du solveur CESARpar P. Lévêque (IDTPE). Ce langage est destiné à faciliter la connexion entrel'interface utilisateur de CESAR-LCPC et le solveur CESAR notamment a�n depermettre la réalisation d'études paramétriques.

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Figure 12 � Exemples de simulations réalisées par CESAR-LCPC

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Cinquième partie

Direction de laboratoire

Direction du Lisis

Je suis Directeur du laboratoire instrumentation, simulation et informa-tique scienti�que (Lisis) qui, au sein de l'IFSTTAR, fait partie du départementcomposants et systèmes (COSYS) dirigé par F. Bourquin (�gure ??) . Une descriptioncomplète du Lisisest disponible sur le site internet http://www.lisis.ifsttar.fr

Sujets de recherche du Lisis Pour contribuer aux objectifs de l'IFSTTAR le Lisisdéveloppe des recherches sur chacun des éléments d'une chaîne de la valeur qui va dela mesure et de la mise en équation des phénomènes physiques jusqu'aux outils infor-matiques d'aide à l'ingénieur et à la ville numérique (�gure 13). Un sujet de recherchedu Lisis est associé à chacun des éléments de cette chaîne de la valeur. Ces sujets derecherche sont décrits sommairement dans les paragraphes suivants.

équation de modèles physiques

méthodesnumériques

logiciel de calculgénielogiciel

ville durable

mécatronique

géomatique

électromagnétisme

optique

nanomatériaux

nanocapteurs

drone

techniquesde mesure

systèmed'instrumentation

Figure 13 � Structuration des sujets de recherche du Lisis

Mesure Les résultats de mesure sont indispensables premièrement pour le développe-ment des connaissances et, deuxièmement, pour le suivi de l'environnement, de la ville etdes ouvrages. Deux grandes familles de mesures sont couvertes par le Lisis : les mesuresà grand rendement (drone) et les mesures localisées (nano-capteur, �bre optique, ondesélectromagnétiques). Le Lisis cherche à améliorer la partie sensible de ces capteurs ou àdévelopper des méthodes de traitement des signaux qui débouchent sur un résultat demesure.

Mise en équation de modèles physiques Le Lisis dispose d'une compétence dansplusieurs domaines scienti�ques couverts par l'IFSTTAR notamment en génie civil, enmécanique des �uides et en thermique. Ceci lui permet de mettre en équation les pro-blèmes posés par les spécialistes de ces domaines et d'alimenter naturellement ses re-cherches sur les méthodes numériques.

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Méthodes numériques Le Lisis a plusieurs objectifs dans le développement desméthodes numériques. Premièrement résoudre des équations aux dérivées partielles quifont intervenir des modèles non-linéaires. Deuxièmement inverser des modèles décrits pardes équations aux dérivées partielles. Troisièmement résoudre rapidement des équationsaux dérivées partielles à condition qu'elles correspondent à une famille de problèmesconnue à l'avance.

Génie logiciel La réalisation de logiciels destinés à une exploitation commerciale oude logiciels scienti�ques de grandes tailles nécessite l'utilisation des techniques du génielogiciel. Le Lisis s'est approprié ces techniques (UML, non-régression, développementcollaboratif), qui permettent d'obtenir des assemblages logiciels stables et documen-tés, grâce au développement du logiciel CESAR-LCPC. Il les utilise pour la réalisationdes outils logiciels nécessaires à la ville numérique ou de tout autre logiciel de calculscienti�que.

Ville numérique Avec l'augmentation de la population urbaine, il devient de plusen plus indispensable d'utiliser les technologies de l'information et de la communicationpour rendre les villes plus durables et agréables à vivre. On peut imaginer que la ville dufutur sera sensible (grâce à de nombreux capteurs), communicante (réseau de capteurs)et améliorera la qualité de vie de ses habitants en leur apportant des informationsutiles et adaptées. Pour permettre cela le Lisis développe des modèles de représentationspatiale des informations et leurs logiciels associés.

Logiciel de calcul Les recherches conduites à l'IFSTTAR débouchent fréquemmentsur des outils logiciels. Une fois ces outils disponibles un important travail reste à faireavant obtenir un logiciel commercialisable. Le Lisis réalise ce travail à travers le déve-loppement du logiciel CESAR-LCPC dont il a la responsabilité.

Animation du GERi TEMIS

Les GERi (Groupes d'Échange et de Recherche IFSTTAR) sont des groupes d'échangepilotés par un ou plusieurs scienti�ques de l'IFSTTAR.

J'ai créé et animé avec Arnaud Bonnard le GERI TEMIS (Techniques et Enjeuxpour la Modélisation et l'Informatique Scienti�que). Ce GERi a proposé de 2012 à2014 un cadre de discussion et d'échange sur le développement de logiciels à des �nsscienti�ques. Ces développements, qu'ils interviennent en support ou comme �nalité derecherche, présentent de nombreux enjeux pour chacune des phases du cycle de vie dulogiciel : spéci�cation, conception, développement et tests de nouveaux logiciels, maiségalement maintenance, capitalisation, pérennisation, évolution, valorisation, transfert,support de ces nouvelles productions logicielles comme des productions antérieures.

Le GERi TEMIS s'est matérialisé par l'organisation de plusieurs séminaires internesà l'IFSTTAR. Il a par ailleurs servi de cadre à l'élaboration d'une doctrine IFSTTAR

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sur le développement et la valorisation de logiciels. On notera également que l'ensembledes dispositifs proposés dans le cadre du projet de schéma directeur informatique del'IFSTTAR est directement issu de l'existence du GERI TEMIS.

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Sixième partie

Perspectives

Au début de l'année 2013, j'ai pris la responsabilité d'un laboratoire de recherche, leLisis, qui compte onze chercheurs permanents pour un e�ectif total moyen de quarantepersonnes (une présentation sommaire du Lisis est donnée page 29). Cette responsa-bilité représente un travail conséquent ; l'organisation et l'animation de ce laboratoirevont occuper une grande partie de mon temps dans les quatre années à venir.Au cours de ma première année à la direction du Lisis j'ai engagé une démarche collec-tive en vue de rédiger le projet scienti�que du laboratoire. Cette démarche avait deuxobjectifs. Premièrement créer une dynamique de groupe dans le laboratoire autour d'unprojet partagé. Deuxièmement structurer et orienter les recherches du Lisis pour lesfaire contribuer à un objectif commun et par suite en augmenter leur valeur ajoutée.

La mise en ÷uvre du projet scienti�que du Lisis constitue une première perspectivedans mon projet.

Je compte par ailleurs poursuivre mon activité de recherche dans le domaine de lamodélisation. J'y explorerai deux voies. Premièrement la modélisation par la méthodedes éléments �nis des phénomènes non-linéaires et/ou discontinus. Ces recherches se-ront conduites, avec Emmanuel Bourgeois et Anne-Sophie Colas, à travers les thèses deNicolas Gilleron (CIFRE, EGIS) et d'Omar Moreno (CIFRE, RATP). Deuxièmementla mécanique des �uides numérique, éventuellement associée à la modélisation inverse.Dans ce cas je travaillerai en collaboration avec Julien Waeytens.

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Septième partie

Production

1 Liste des publications et communications

Articles en cours

Articles produits par le LISIS

Article dans revue à comité de lecture répertoriée

[A1] Patrice Chatellier, Michel Roustan et Jean-Marc Audic. �Utilisation de la CFDpour prédire les écoulements engendrés dans des bassins par des mobiles d'agi-tation�. In : Récents Progrès en Génie des Procédés 5.14 (1991), p. 63�68.

[A2] Patrice Chatellier, Michel Roustan et Jean-Marc Audic. �Circulation liquide en-gendrée par des jets d'eau dans un chenal d'oxydation�. In : Récents Progrès enGénie des Procédés 6.19 (1992), p. IV55�IV61.

[A3] Michel Roustan, Patrice Chatellier, Fanny Lefevre, Jean-Marc Audic et FlorenceBurvingt. �Separation of the two functions aeration and mixing in oxydationditches : application to the denitri�cation by activated sludge�. In : Environ-mental Technology 14.9 (1993), p. 841�849.

[A4] Patrice Chatellier. �Application de la programmation orientée objet au déve-loppement sous windows d'un simulateur de stations d'épuration�. In : RécentsProgrès en Génie des Procédés 10.49 (1996), p. 145�149.

[A5] Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �An empirical dynamic model for wastewater treatment plant clari�er simulation�. In : Environmental Technology 19(1998), p. 725�731.

[A6] Zdravka Do Quang, Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �Hydrodynamiquedans un décanteur de station d'épuration : utilisation des traceurs radioactifs etmodélisation�. In : Récents Progrès en Génie des Procédés 12.61 (1998).

[A7] Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �Estimation in situ de la respiration desboues activées par application d'un bilan sur l'oxygène�. In : Revue des Sciencesde l'Eau 12.3 (1999), p. 509�514.

[A8] Annabelle Couvert, Michel Roustan et Patrice Chatellier. �Two-phase hydrody-namic study of a rectangular ait-lift loop reactor with an internal ba�e�. In :Chemical Engineering Science 54.21 (1999), p. 5245�5252.

[A9] Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �A new model for wastewater treatmentplant clari�er simulation�. In : Water Research 34.2 (2000), p. 690�693.

[A10] Annabelle Couvert, Dominique Bastoul, Michel Roustan, Alain Liné et PatriceChatellier. �Prediction of liquid velocity and gas hold-up in rectangular air-liftreactors of di�erent scale�. In : Chem. Eng. and Proc. 40 (2000), p. 113�119.

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[A11] Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �Mass balance for on-line αkLa estima-tion in activated sludge oxidation ditch�. In :Water science and technology 44.2-3(2001), p. 197�202.

[A12] Annabelle Couvert, Sandra Simon, Dominique Bastoul, Michel Roustan et Pa-trice Chatellier. �Salt tracer use in loop multiphase reactors�. In : Récents Progrèsen Génie des Procédés 15.79 (2001), p. 405�412.

[A13] Pal Mihaltz, Z. Csikor, Patrie Chatellier et B. Siklodi. �Optimisation de laconcentration de biomasse dans un réacteur à lit �uidisé�. In : Revue des Sciencesde l'Eau 14.2 (2001), p. 131�145.

[A14] José Ragot, Gérard Grapin, Patrice Chatellier et François Colin. �Modeling ofwater treatment plant. A multi-model representation�. In : Environmetrics 12.7(2001), p. 599�611.

[A15] Sandra Simon, Michel Roustan, Jean-Marc Audic et Patrice Chatellier. �Predic-tion of mean circulation velocity in oxidation ditch�. In : Environmental Tech-nology 22 (2001), p. 195�204.

[A16] J. C. Ochoa, Jesus Colprim, B. Palacios, Etienne Paul et Patrice Chatellier.�Active heterotrophic and autotrophic biomass distribution between �xed andsuspended systems in a hybrid biological reactor�. In : Water Science and Tech-nology 46.1�2 (2002), p. 397�404.

[A17] Annabelle Couvert, Dominique Bastoul, Michel Roustan et Patrice Chatellier.�Oxygen Transfer in a Ba�ed Rectangular Air-Lift Loop Reactor�. In : CanadianJournal of Chemical Engineering 82.5 (2004), p. 914�919.

[A18] Thierry Chaussadent, Frédéric Boinski, Eric Van Hullebusch et Patrice Chatellier.�Étude des mécanismes de biodégradation du matériau béton pour une optimi-sation de la durabilité des réseaux d'assainissement�. In : Récents Progrès enGénie des Procédés 98 (2009).

[A19] Patrice Chatellier, Patrick Dangla, Michael Thiery et Thierry Chaussadent. �Ex-tension of Petersen matrix to the modelling of chemical equilibrium involved inconcrete carbonation�. In : European Journal of Environmental and Civil Engi-neering 17.10 (2013), p. 920�934.

[A20] Julien Waeytens, Patrice Chatellier et Frédéric Bourquin. �Sensitivity of inverseadvection-di�usion-reaction to sensor and control : A low computational costtool�. In : Computers & Mathematics with Applications 66 (2013), p. 1082�1103.issn : 0898-1221. doi : http : / / dx . doi . org / 10 . 1016 / j . camwa . 2013 .07.009. url : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0898122113004367.

[A21] Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier et Chaussadent Thierry. �De-gradation modelling of concrete submeted to biogenic acid attack�. In : Cementand Concrete Research 53 (2013), p. 267�277.

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[A22] Flavia Liotta, Patrice Chatellier, Giovanni Esposito, Massimiliano Fabbricino,Eric van Hullebusch et Piet Lens. �Hydrodynamic mathematical modeling ofaerobic plug �ow and non-ideal �ow reactors : a critical and hystorical re-view�. In : Critical Reviews in Environmental Science and Technology DOI :10.1080/10643389.2013.829768 (2014).

[A23] Flavia Liotta, Patrice Chatellier, Giovanni Esposito, Massimiliano Fabbricino,Luigi Frunzod, Eric van Hullebusch, Piet Lens et Francesco Pirozzic. �Modi�edAnaerobic Digestion Model No.1 for dry and semi-dry anaerobic digestion ofsolid organic waste�. In : Environmental Technology (2014).

Conférence invitée dans un congrès international ou national

[F1] Patrice Chatellier. �Nouvelles directions pour l'automatisation des stations d'épu-ration�. In : Journées thématiques � Automatique et Environnement �. organiséespar le club des enseignants et des chercheurs en Electronique, Electrotechniqueet Automatique (club EEA). 2000.

[F2] Patrice Chatellier. �Estimation du débit d'eaux claires parasites permanentespar une analyse statistique des mesures de turbidité�. In : Journée "Statistiqueet procédés". groupe Informatique et Procédés de la Société Française de Géniedes Procédés. 2001.

[F3] Patrice Chatellier. �Un nouveau modèle pour la simulation de la clari�cationsecondaire dans une station de traitement des eaux usées�. In : Séminaire "Lamodélisation en assainissement, remise en cause des pratiques ?". AGHTM. EN-GEES, 2001.

[F4] Patrice Chatellier. �Les recherches en mathématiques appliquées à l'IFSTTAR�.In : Journée d'accueil des jeunes mathématiciens. Institut Henri Poincaré, 2013.

Communication avec actes dans congrès international

[G1] Patrice Chatellier, Michel Roustan et Jean-Marc Audic. �Circulation induced byhorizontal agitators in closed loop open channel�. In : 7th European Congres onMixing. Bruges, 1991, p. 139�144.

[G2] Patrice Chatellier, Christian Fayoux et Jean-Marc Audic. �Description of an easyto use software for sewage plant simulation�. In : International user group mee-ting , computer aided analysis and operation in sewage transport and treatmenttechnology. Chalmers university(Göteborg), 1994, p. 71�81.

[G3] Jean-Luc Bertrand-Krajewski, Myriam Levebvre et Patrice Chatellier. �Impactof storm events on activated sludge transferts in small wastewater treatmentplant : measurements and modelling�. In : 7th International conference on urbanstorm and drainage. Hanovre, 1996.

[G4] Patrice Chatellier. �On-line data analysis applied to water treatment�. In : In-ternational conference on municipal and rural water supply and water quality.Poznan, 1996.

35

[G5] Pierre Sacareau, Patrice Chatellier et Marc Clément. �SIMSTEP : a WWTPsimulator and diagnosis tool including in-line help system�. In : Second interna-tional conference on Hydroinformatics. Zurich, 1996, p. 913�917.

[G6] Sandra Simon, Michel Roustan, Jean-Marc Audic et Patrice Chatellier. �Hydro-dynamic study on industrial oxydation ditch�. In : 3rd International Symposiumon Mixing in Industrial Processes. Osaka, 1999, p. 357�363.

[G7] Patrice Chatellier, Bruno Bujon et Jean-Marc Audic. �Optimisation of N removalin WWTP with modulated aeration by combined ORP and DO control�. In :Conférence biennale de l'Internationnal Water Association. Paris, 2000.

[G8] Arnaud Cockx, Sandra Simon, Zdravka Do-Quang, Patrice Chatellier et AlainLiné. �Application de la CFD au traitement biologique des eaux : simulationde l'hydrodynamique diphasique et du transfert gaz-liquide�. In : CFD2K, 8èmeConférence annuelle de la société canadienne de CFD. Montréal (Canada), 2000.

[G9] Arnaud Cockx, Zdravka Do-Quang, Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �CFDmodelling of activated sludge aeration tanks : impact of mixers and air di�usersarrangement on the hydrodynamics and oxygen mass transfer�. In : 1st WorldCongress of the International Water Association. Paris, 2000.

[G10] Arnaud Cockx, Zdravka Do-Quang, Patrice Chatellier et Alain Liné. �Estimationof oxygen mass transfer in activated sludge aeration tanks by CFD modelling�.In : 14th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA).Pragues (République tchèque), 2000.

[G11] Arnaud Cockx, Sandra Simon, Zdravka Do-Quang, Patrice Chatellier et Jean-Marc Audic. �Transfert d'oxygène dans les bassins à boues activées : étude d'im-pact de la position des agitateurs et des di�useurs d'air par la simulation numé-rique�. In : Journées internationales de l'eau. Poitiers, 2000.

[G12] Annabelle Couvert, Dominique Bastoul, Michel Roustan et Patrice Chatellier.�A rectangular three-phase air-lift loop reactor for wastewater nitri�cation�. In :1st World Congress of the International Water Association. Paris, 2000.

[G13] Annabelle Couvert, Dominique Bastoul, Michel Roustan et Patrice Chatellier.�Oxygen transfer study in a ba�e rectangular air-lift loop reactor�. In : 5thInternational Conference Gas-Liquid and Gas-Liquid-Solid reactor engineering.Melbourne, Australie, 2001.

[G14] Anne-Emmanuelle Stricker, Paul Lessard, Alain Héduit et Patrice Chatellier.�Behaviour of an activated sludge plant removing nitrogen during rain events :facts and simulations�. In : IWA 3rd World Water Congress. Melbourne (Aus-tralie), 2002.

[G15] Julien Waeytens, Patrice Chatellier et Frédéric Bourquin. �In�uence of discreti-zation and model errors on inverse computational �uid : Application to a waterpipe junction�. In : European Congress on Computational Methods in AppliedSciences and Engineering (ECCOMAS 2012). Vienna, sept. 2012, 11p.

36

[G16] Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier et Chaussadent Thierry. �De-gradation of concrete submeted to sulfuric acid attack�. In : 3rd InternationalConference on the Durability of Concrete Structures. Belfast (Irlande), 2012.

[G17] Julien Waeytens, Erick Merliot et Patrice Chatellier. �Fast inverse modelingtechnique to reconstruct a laminar �ow : Application to a part of Versailleswater network�. In : YIC2013 - 2nd ECCOMAS Young Investigators Conference.Bordeaux, France, sept. 2013.

[G18] Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier et Chaussadent Thierry. �Bio-degradation of concrete submeted to biogenic acid attack�. In : Seventh Inter-national Conference on Concrete under Severe Conditions- Environment andLoading(CONSEC 13). Nanjing (Chine), 2013.

[G19] haifeng Yuan, Patrick Dangla, Huisu Chen, Patrice Chatellier et ChaussadentThierry. �Modelling of H2S attack of concrete in sewer pipes�. In : InternationalSymposium on Concrete Modelling (CONMOD2014). Pékin (Chine), 2014.

Communication avec actes dans congrès national

[H1] Christian Fayoux et Patrice Chatellier. �Géant : un système d'aide à la gestiondes stations d'épuration en boues activées�. In : Colloque H2O. Grenoble, 1993.

[H2] François Denys, D. Riant, J.C. Brige, Christian Fayoux et Patrice Chatellier.�Système expert d'aide à l'exploitation : l'expérience de Marquette-Lez-Lille�.In : Hydrotop 94. T. 2. Marseille, 1994, p. 39�50.

[H3] Patrice Chatellier et Jean-Pierre Philippe. �Application de la programation objetau contrôle des petites stations d'épuration�. In : Journées d'études sur l'auto-matique et la dépollution biologique. INRA Narbonne, 1995.

[H4] Annabelle Couvert, Michel Roustan, Dominique Bastoul, Zdavka Do-Quang etPatrice Chatellier. �Hydrodynamique et transfert de matière dans un réacteurair-lift�. In : Troisièmes journées francophones sur les réacteurs gaz-liquides etgaz-liquides-solides. Saint Pierre d'Oléron, 1998.

[H5] S. Bequet, Annabelle Couvert, Dominique Bastoul, Michel Roustan et PatriceChatellier. �Etude triphasique de l'hydrodynamique d'un réacteur air-lift rec-trangulaire�. In : 3ème Congrès International de Recherche, "L'eau et sa réuti-lisation", GRUTTEE. Toulouse, 1999, p. 423�428.

[H6] Jean-Marc Audic et Patrice Chatellier. �La gestion automatisée des installationsd'épuration pour la �abilisation des traitements et la limitation des rejets dansle milieu récepteur. Application opérationnelles et nouvelles voies de développe-ment�. In : Deuxème symposium international Québec, Paris. Paris, 2000.

[H7] Marc Bonnieux, Patrice Chatellier, Alain Grasmick, François Virloget, Jean-Marc Audic et Joël Mallevialle. �Application of trickling �lter for urban waste-water treatment plant�. In : Conférence de l'Internationnal Water Association.Berlin, 2001.

37

Brevet

[N1] Bruno Bujon, Philippe Caulet, Jean-Pierre Philippe et Patrice Chatellier. �Per-fectionnements apportés au traitement d'eaux usées selon les procédés par bouesactivées�. Brev. FR 2 784 093, US6589428, PT1123259, HU0300628, ES2193747,DK1123259, DE69907941, CZ20011213, CN1328528, CN1185173, BR9914259,AU5868999, AU746936, AT240269. Oct. 1997.

[N2] Philippe Caulet et Patrice Chatellier. �Procédé d'évaluation et de contrôle de labiomasse contenue dans les bassins biologiques de traitement d'eaux usées�. Brev.FR 2 769 306, US6375845, ES2147545(T1), ES2147545(T3), DE1019329(T1),DE69812662(T2), CA2305490(A1), CA2305490(C), AU9353298(A), AU742245(B2).Oct. 1997.

[N3] Patrice Chatellier et Philippe Caulet. �Procédé de contrôle des systèmes d'aé-ration de bassins biologiques de traitement d'eaux usées�. Brev. FR 2 769 304,US6290850, ES2147544(T1), ES2147544(T3), DE1019330(T1), DE69809955(T2),CA2305488(A1), CA2305488(C), AU9353198(A), AU732442(B2). Oct. 1997.

[N4] Patrice Chatellier et Philippe Caulet. �Procédé de contrôle et de gestion dustock de biomasse d'installations biologiques de traitement d'eaux usées�. Brev.FR 2 769 305, US6309548, ES2147543(T1), ES2147543(T3), DE1019328(T1),DE69809458(T2), CA2305489(A1), CA2305489(C), AU9271098(A), AU731879(B2).Oct. 1997.

Rédaction de documents internes de support au unités

Manuels de management de la qualité

D1 Manuels de management de la qualité n◦5 : � Développement des produits LPC �,2005

D2 Manuels de management de la qualité n◦5.2 : � Procédure de développement desméthodes d'essais LPC �, 2005

D3 Manuels de management de la qualité n◦5.3 : � Procédure de développement desmatériels LPC �, 2005

D4 Manuels de management de la qualité n◦5.4 : � Procédure de développement deslogiciels LPC �, 2005

Principales notes et procédures

D5 Procédure à appliquer pour la di�usion des logiciels LPC, 2005D6 Procédure pour la gestion des brevets, 2006D7 Note sur l'intéressement des personnels de recherche du LCPC pour les inventions

brevetées et les logiciels, 2006

Modèles de contrat

D8 Modèle de contrat de con�dentialité, 2006

38

D9 Modèle de contrat de vente de brevet, 2006D10 Modèle de contrat de licence pour la di�usion d'un produit développé à partir

de résultats de recherches, 2006D11 Modèle de convention de collaboration scienti�que, 2006D12 Modèle de contrat de con�dentialité, 2006

Relecture d'article

J'ai e�ectué des relectures d'articles dans les revues � Chemical Engineering science �et � Environmental Fluid Mechanics �.

2 Transfert, applications et valorisation des connais-

sances

Vente de brevets

� Vente du brevet Super stresscem.� Vente d'un brevet portant sur un nouveau système de pont de secours.� Vente de deux brevets relatifs à la mesure de distance de visibilité.� Conclusion d'un contrat de licence d'un brevet sur la fabrication de granulats.� Conclusion d'un contrat de licence d'un brevet sur un nouveau mode de mise en

÷uvre des �bres optiques.� Conclusion d'un contrat de licence d'un brevet sur un dispositif de protection des

ouvrages d'art.

Licences pour la di�usion des matériels mlpc R©

Contrat de licence pour la di�usion des matériels de formulation d'enrobébitumineux (10 appareils) Ce contrat conclu en 2003 regroupe les appareils sui-vants :

� BBMAX : Malaxeur de laboratoire (deux appareils) ;� BBPAC : Compacteur de plaque ;� GVL : Banc gamma vertical ;� PCG : Presse de compactage à cisaillement giratoire ;� Orniéreur ;� MAER : Machine asservie pour essais rhéologiques ;� 3MC : Machine de mesure du module complexe ;� M2F : Machine de fatigue en �exion ;� Symétra : Appareil de mesure sur éprouvettes trapézoïdales accessoire des deux

machines précédentes.

Contrat de licence pour la di�usion des matériels de contrôle des chaussées(11 appareils) Ce contrat conclu en 2005 regroupe les appareils suivants :

39

� Adhera : Contrôle de la qualité adhérence des revêtements des chaussées (rou-tières, aéronautiques, ou circuits automobiles) ;

� APL : Contrôle de la qualité de l'uni longitudinal des couches de chaussées (rou-tières ou aéronautiques) ;

� Ecodyn : Rétroré�exion des marquages au sol (appareil breveté) ;� Flash : Contrôle de la capacité portante des couches de chaussées routières ou

aéronautiques (appareil breveté) ;� TUS : Contrôle de la déformation transversale des couches de chaussées (routières

ou aéronautiques) ;� Ircan : Relevé périodique de certaines caractéristiques géométriques des tracés

routiers, de la nature et de l'état des objets disposés en surface (marquages ausol par exemple) ou aux abords (équipements de la route, signalisation verticale,végétation, . . .) des chaussées en service ;

� Mogéo : Contrôle des caractéristiques géométriques des tracés des routes ;� Palas : Contrôle de la déformation transversale des couches de chaussées (routières

ou aéronautiques) ;� Pommar : Appareil sur lequel viennent se connecter les autres outils de mesure

d'auscultation routière ;� Rugo : Contrôle du niveau de texture de surface des revêtements des chaussées

(routières, aéronautiques) ;� SSV : Relevé périodique de toute information routière visible relative aux ca-

ractéristiques des tracés routiers, à la nature et de l'état des objets disposés ensurface (marquages au sol par exemple) ou aux abords (équipements de la route,signalisation verticale, végétation,. . .) des chaussées en service.

Contrat de licence pour la di�usion des matériels de contrôle sur site Cecontrat, conclu en 2006, regroupe les quatre appareils suivants :

� PDF : Mesure de la résistance de pointe dynamique des sols - Pénétromètredynamique ;

� PDG-1000 : Appareil réalisant une diagraphie de résistance à l'enfoncement d'unepointe calibrée sous une sollicitation standard ;

� Dynaplaque-2 : Générateur d'impulsions appliquant en un point donné du sol àausculter une sollicitation dynamique analogue en intensité et en durée à celleprovoquée par le passage d'un essieu ;

� Portancemetre : Appareil à grand rendement mesurant en continu le module desplates-formes de terrassements notamment des chaussées, aéroportuaires, por-tuaires et lignes ferroviaires (appareil breveté).

Contrat de licence pour la di�usion des matériels de contrôle en laboratoire(18 appareils) Ce contrat, conclu en 2006, regroupe les appareils suivants :

� Abroy : Caractérisation de l'abrasivité des roches - Abrasimètre,� AG-20 : Détermination du coe�cient d'écoulement des gravillons - Angulomètre

à gravillons,� AS-4 : Détermination du coe�cient d'écoulement des sables - Angulomètre à

40

sable,� Baume : Mesure du délai de maniabilité des graves-ciment - Banc d'essai,� Btrheom : Mesure des propriétés rhéologiques du béton frais - Appareil d'essai,� BT-SAB : Système de surfaçage au sable des carottes ou éprouvettes de béton

de ciment,� Comet 2 : Contrôleur de mise en tension des câbles de précontrainte utilisé in

situ dans le cadre de prestations de contrôle lors de la construction des ouvragesd'art ;

� Grap : Système de polissage des granulats par projection,� GTMAX : Malaxeur pour matériaux d'assises traitées,� GTTRAC : Mesure de la résistance à la traction des graves traitées - Machine

d'essai,� TCR-G : Mesure des caractéristiques mécaniques des graves non traitées,� VCEC : Compacteur d'éprouvettes par vibrocompression,� VDG-40 : Appareil utilisant un dispositif d'analyse d'image pour caractériser avec

rapidité la granularité et la forme des matériaux de construction routière et degénie civil (appareil protégé par deux brevets).

� Poutre-Benkelman : Mesure de la déformabilité de la surface des chaussées� Piesol-P : Mesure de la pression interstitielle dans les sols en place - Piézomètre,� Présol-E : Mesure des contraintes dans un sol - Capteur de pression totale,� Scisol : Mesure de la résistance au cisaillement des sols en place - Scissomètre,� Tableau de mesures : Système auxiliaire pour piézomètre et capteur de pression

totale.

Licences d'exploitation de logiciels

� Contrat de licence pour l'exploitation du logiciel Alizée.� Contrat de licence pour l'exploitation du logiciel CESAR-LCPC.� Contrat de licence pour l'exploitation du logiciel Bétonlab pro.� Vente d'un logiciel (avec communication du source) de traitement d'images.

Autres contrats de licence

� Finalisation du contrat de licence pour la di�usion du MLPL (appareil de mesurede pro�l longitudinal des chaussées).

� Contrat de licence pour l'exploitation d'un brevet signé avec la société Dynaopt� Contrat de licence pour le transfert de savoir-faire signé avec la société Actidyn.� Contrat de licence pour l'utilisation du brevet Granulats arti�ciels.� Contrat de licence pour l'utilisation du brevet Absorbeurs d'énergie.

Participation à des comités, à des commissions, à des groupes detravail

Lorsque j'étais en fonction dans la Sous-Direction du développement et de la valori-sation industrielle j'ai été impliqué dans les comités suivants :

41

� Comité de suivi de la valorisation. Ce comité faisait intervenir des représentantsdes CETE, de la DRAST de la DR et du LCPC. Il dé�nit les modalités devalorisation des produits des recherches réalisées en commun.

� Comité de pilotage des CECP. Ce comité faisait intervenir les directeurs desCETE auxquels étaient rattachés les CECP, les directeurs des CECP et des re-présentants du LCPC.

� Membre du comité de pilotage de la Commission Nationale Innovation et Maté-riels.

� Secrétaire du jury de sélection du licencié pour la di�usion du logiciel Alizé-LCPC(2003).

� Secrétaire du jury de sélection du licencié pour la di�usion des matériels mlpc R©

pour la formulation des matériaux bitumineux (2003).� Secrétaire du jury de sélection du licencié pour la di�usion des matériels mlpc R©

de contrôle des chaussées (2005).� Secrétaire du jury de la troisième consultation destinée à trouver des licenciés

pour la di�usion de matériels mlpc R© (2006).� Membre du comité de suivi du contrat de di�usion des matériels mlpc R© pour la

formulation des matériaux bitumineux.� Membre du comité de suivi du contrat de di�usion des matériels mlpc R© pour le

contrôle des chaussées en service.� Membre du comité de suivi du contrat de di�usion des matériels mlpc R© de

contrôle sur site.� Membre du comité de suivi du contrat de di�usion des matériels mlpc R© de

contrôle en laboratoire.� Membre du comité de suivi du contrat de di�usion du logiciel Alizé-LCPC.� Membre du comité de suivi du contrat de di�usion du logiciel César-LCPC.� Membre du comité de suivi du contrat de valorisation des matériels pour centri-

fugeuses.� Membre du comité de suivi du contrat de valorisation du brevet sur les capteurs

à �ls vibrants.

3 Di�usion de l'information et culture scienti�que et

technique

Expositions, stand� Participation au stand LCPC sur le salon Intermat 2003� Organisation de la participation du LCPC au salon Intermat 2006.

Organisation de séminaires� Co-organisation du séminaire de lancement du département MACS (2 jours, 100

personnes) en 2010� Organisation de la journée de lancement de la version 5.0 du logiciel CESAR-

LCPC (50 participants du monde industriel) le 13 mai 2011.

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� Co-organisation d'un séminaire sur le � L'informatique scienti�que à l'IFSTTAR �,(18 septembre 2012) dans le cadre du GERi TEMIS (page 30).

� Co-organisation d'un séminaire sur le � Le calcul parallèle à l'IFSTTAR �, (9juillet 2013) dans le cadre du GERi TEMIS

4 Formation initiale et continue

Formation initiale J'ai assuré des formations, que ce soit pendant mon doctoratoù j'exerçais les fonctions de moniteur, pendant mon service national en coopération,en tant que conférencier en Ecole d'Ingénieurs, ou actuellement comme enseignant enlicence pro et en master à l'Université Paris Est.

� Moniteur pendant toute la préparation de la thèse (64 heures d'équivalent TDpendant deux ans). Enseignement dans les domaines suivants : Travaux pratiquesde génie des procédés : 12 heures d'équivalent TD en DEA ; Informatique (unix,VMS, ada, fortran, pascal, GKS) : 40 heures en 1re et 2e année d'élève ingénieur,12 heures d'équivalent TD en DEA.

� Enseignant de mathématiques en Côte d'Ivoire dans le cadre de la coopération(1987-1988). Les cours s'adressaient à des élèves de 6e (70 élèves par classe) et àdes élèves de 4e (50 élèves par classe). Le volume horaire était de 15 heures parsemaine.

� Intervention sur la � modélisation des stations d'épuration � dans la troisièmeannée de formation des ingénieurs de l'Institut Supérieur des Ingénieurs de Mont-pellier (ISIM). Huit heures de présentation en 1999.

� Cours sur le � diagnostic des procédés � dans le master Procédé Qualité Envi-ronnement de l'Université Paris Est. Vingt et une heures d'équivalent TD par andepuis 2009.

� Cours de mécanique des �uides et de transfert thermique en licence pro � Valori-sation énergétique des déchets ménagers � de l'Université Paris Est. Vingt heuresd'équivalent TD par an depuis 2013.

Stages de �n d'études� Encadrement d'un stagiaire en �n d'études d'ingénieur (1993, 6 mois). L'objectif

du stage était d'étendre les fonctionnalités d'un logiciel existant. Pour cela nousavons utilisé le générateur d'interface Microsoft visual C++.

� Encadrement d'un stagiaire en école d'ingénieur (1996, 3 mois). L'objectif dustage était de développer une méthode statistique de contrôle de la �abilité descapteurs.

� Encadrement d'un stagiaire en école d'ingénieur (1997, 3 mois). L'objectif dustage était de développer à l'aide de méthodes statistiques des corrélations entreplusieurs jeux de données expérimentales.

� Encadrement d'un stagiaire en maîtrise (1998, 2 mois). L'objectif du stage étaitd'étudier l'intérêt économique d'un système de régulation.

� Encadrement du stage �n d'études de technicien supérieur (2000, 6 mois) de D.Signor. L'objectif du stage était de valider expérimentalement des corrélations

43

Type d'enseignement Niveau Nombre totald'heures eqTD

Période

Mathématiques Collège 525 87-88

Informatique Premier cycle 104 89-91

TP Génie chimique Second cycle 24 89-91

Diagnostic des procédés Master 2 84 09-12

Techniques d'automatisme Formationcontinue

48 99-00

Modélisation Formationcontinue

72 99-00

Table 2 � Tableau des enseignements

entre plusieurs jeu de données expérimentales.� Suivi du stage post-graduate (2000, 6 mois) de B. Pallacios sur l'étude de l'ac-

tivité nitri�ante d'un bio�lm en culture mixte et co-encadrés avec le Maître deConférences E. Paul (INSA Toulouse).

� Suivi des stages de recherche de DEA de O. Gutierrez (2000, 10 mois) et de G.Van den Daele (2000, 5 mois) sur l'étude de l'activité nitri�ante d'un lit bactérienet co-encadrés avec le Professeur A. Grasmick (Université de Montpellier II). Ala suite de ce stage chacun de ces deux étudiants a poursuivi en thèse.

� Suivi du stage post-graduate de A. Onnis (2001, 7 mois) sur la modélisationdes lits bactériens et co-encadrés avec le Professeur A. Grasmick (Université deMontpellier II).

� Responsable du stage de recherche de DEA de D. Ghysbrecht (2001, 6 mois) surla modélisation du procédé à boues activées et co-encadrés avec le Professeur A.Grasmick (Université de Montpellier II).

� Responsable du stage de Master 2 de Hieu Toan Nguyen (2010, 3 mois) sur lamodélisation des pieux par la méthode des éléments �nis (Université de ParisEst).

� Responsable du stage de Master 2 d'Amélie Michineau (2011, 4 mois) sur lecomportement des bétons soumis à une attaque acide (Université de Paris Est).

� Responsable du stage de Master 2 d'Oumou Traoré (2011, 5 mois) sur la modé-lisation des pieux par une méthode semi-analytique (Université de Paris Nord).

� Encadrement du stagiaire de �n d'études de technicien supérieur (2012, 2 mois)

44

de G. Marguerite. L'objectif du stage était de rédiger une procédure d'installationde serveurs de calcul.

Thèses encadrées et co-encadrées� Co-encadrement à hauteur de 20% et participation au jury de la thèse de M.

Bonnieux sur l'étude hydrodynamique et biologique des lits bactériens dirigée parle Professeur A. Grasmick (Université de Montpellier II) et soutenue à Montpellierle 8 Novembre 1999.

� Co-encadrement à hauteur de 30% et participation au jury de la thèse de A.Couvert sur l'hydrodynamique des écoulements triphasiques dans les gazosiphonsdirigée par le Professeur M. Roustan (INSA Toulouse) et soutenue à Toulouse le21 janvier 2000.

� Membre du comité de pilotage (co-encadrement à hauteur de 15%) et participa-tion au jury de la thèse de A.E. Stricker sur la caractérisation des eaux résiduairesappliquée à la modélisation des procédés à boues activées. Cette thèse a été co-dirigée par le Directeur de Recherche A. Héduit (Cemagref Antony) et le Profes-seur P. Lessard (Université Laval, Québec). Elle a été soutenue à Strasbourg le15 décembre 2000

� Co-encadrement à hauteur de 30% et participation au jury de la thèse de S. Simonsur l'hydrodynamique et le transfert dans les chenaux d'oxydation dirigée par leProfesseur M. Roustan (INSA Toulouse) et soutenue à Toulouse le 24 novembre2000.

� Membre du comité de pilotage de la thèse de F. Lagarde sur la modélisation desprocédés à boues activées par temps de pluie. Cette thèse, dirigée par le Direc-teur de Recherche A. Héduit (Cemagref Antony) et le Professeur Paul Lessard(Université de Laval, Québec) a été soutenue en 2003.

� Co-encadrement à hauteur de 30% de la thèse de H. Yuan sur la modélisation dela dégradation des bétons par attaque acide biogénique.

� Co-encadrement à hauteur de 30% de la thèse de F. Liotta sur la modélisationdu traitement biologique des déchets.

� Directeur de la thèse d'Omar Moreno sur la modélisation de la �ssuration dansles maçonneries. Cette thèse a débuté en 2013.

� Directeur de la thèse de Léa Chaccour sur la mesure à l'aide de laser bi-fréquence.Cette thèse a débuté en 2013.

� Directeur de la thèse de Nicolas Gilleron sur la modélisation du creusement destunnels. Cette thèse a débuté en 2013.

Rapport de thèse et participation à des jurys� Participation au jury de la thèse de P. De Cuypere sur la conduite intégrée des

procédés industriels dirigée par le Professeur D. Sauter (Université de Nancy I)et soutenue à Nancy le 5 mai 2000.

� Rapporteur de la thèse de F. Hamioud intitulée "Validation des données débimé-triques issues des réseaux d'assainissement" co-dirigée par le Professeur J. Ragotet C. Joannis et soutenue le 25 janvier 2007.

45

� Participation comme président du jury de la thèse de J. Hérisson sur la dégra-dation des bétons par attaque acide dirigée par T. Chaussadent (Université deParis-Est) et soutenue à Paris le 16 octobre 2012.

� Participation au jury de la thèse de I. Mahfoudhi sur la modélisation inversedes termes source dans les écoulements dirigée par le Professeur Tao Pham Dinh(INSA Rouen) et soutenue à Rouen le 15 novembre 2013.

Stages post-doctoraux� Suivi du stage post-doctoral de J. Waeytens (2010, 14 mois) sur la modélisation

inverse de l'hydrodynamique et de la pollution dans les réseaux d'eau potable. Ala suite de ce stage, J. Waeytens a obtenu un poste de Chargé de Recherches àl'IFSTTAR.

� Suivi du stage post-doctoral de C. Baudry (2012, 12 mois) sur l'association deréseaux de neurones à des méthodes de classi�cation pour le diagnostic hydrau-lique des réseaux d'eau potable. A la suite de ce stage, C. Baudry a obtenu,dans le secteur privé, un poste pérenne de chargée d'a�aires dans son domainede compétence.

Formation continue J'ai créé des enseignements destinés aux ingénieurs ou aux tech-niciens supérieurs de Lyonnaise des Eaux chargés de l'exploitation des données, ducontrôle ou de l'assistance technique. Ces formations étaient principalement orientéesvers l'utilisation de l'outil informatique pour le contrôle des procédés, la simulation etl'automatisation des �lières de traitement. Deux formations ont été dispensées :

� � Automatisation des procédés � dans le cadre de la formation continue de Lyon-naise des Eaux. Ce cours consistait à décrire les techniques informatiques appli-quées à l'automatisation des procédés : acquisition de données, réseaux terrain,automates programmables, utilisation de logiciels de suivi en ligne. Huit heurespar an pendant quatre ans (1993-1997).

� � Modélisation des stations d'épuration �. Ce cours décrivait certains modèles destations d'épuration et leur utilisation à travers du logiciel GPS-X. Deux sessionsont été dispensées, ce qui représente 40 heures d'enseignement.

Le tableau 2 page 44 donne un résumé des heures d'enseignement que j'ai dispensées.

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