Numerical modeling of electromagnetic coupling phenomena in the vicinities of overhead power transmission lines.

Electromagnetic coupling phenomena between overhead power transmission lines and other nearby structures are inevitable, especially in densely populated areas. The undesired effects resulting from this proximity are manifold and range from the establishment of hazardous potentials to the outbreak of alternate current corrosion phenomena. The study of this class of problems is necessary for ensuring security in the vicinities of the interaction zone and also to preserve the integrity of the equipment and of the devices there present. However, the complete modeling of this type of application requires the three- -dimensional representation of the region of interest and needs specific numerical methods for field computation. In this work, the modeling of problems arising from the flow of electrical currents in the ground (the so-called conductive coupling) will be addressed with the finite element method. Those resulting from the time variation of the electromagnetic fields (the so-called inductive coupling) will be considered as well, and they will be treated with the generalized PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) method. More specifically, a special boundary condition on the electric potential is proposed for truncating the computational domain in the finite element analysis of conductive coupling problems, and a complete PEEC formulation for modeling inductive coupling problems is presented. Test configurations of increasing complexities are considered for validating the foregoing approaches. These works aim to provide a contribution to the modeling of this class of problems, which tend to become common with the expansion of power grids.

Modélisation d'éléments finis pour les interactions fluide-structure

Cette thèse concerne la modélisation des interactions fluide-structure et les méthodes numériques qui s’y rattachent. De ce fait, la thèse est divisée en deux parties. La première partie concerne l’étude des interactions fluide-structure par la méthode des domaines fictifs. Dans cette contribution, le fluide est incompressible et laminaire et la structure est considérée rigide, qu’elle soit immobile ou en mouvement. Les outils que nous avons développés comportent la mise en oeuvre d’un algorithme fiable de résolution qui intégrera les deux domaines (fluide et solide) dans une formulation mixte. L’algorithme est basé sur des techniques de raffinement local adaptatif des maillages utilisés permettant de mieux séparer les éléments du milieu fluide de ceux du solide que ce soit en 2D ou en 3D. La seconde partie est l’étude des interactions mécaniques entre une structure flexible et un fluide incompressible. Dans cette contribution, nous proposons et analysons des méthodes numériques partitionnées pour la simulation de phénomènes d’interaction fluide-structure (IFS). Nous avons adopté à cet effet, la méthode dite «arbitrary Lagrangian-Eulerian» (ALE). La résolution fluide est effectuée itérativement à l’aide d’un schéma de type projection et la structure est modélisée par des modèles hyper élastiques en grandes déformations. Nous avons développé de nouvelles méthodes de mouvement de maillages pour aboutir à de grandes déformations de la structure. Enfin, une stratégie de complexification du problème d’IFS a été définie. La modélisation de la turbulence et des écoulements à surfaces libres ont été introduites et couplées à la résolution des équations de Navier-Stokes. Différentes simulations numériques sont présentées pour illustrer l’efficacité et la robustesse de l’algorithme. Les résultats numériques présentés attestent de la validité et l’efficacité des méthodes numériques développées.

Modelling and estimating models of physician labour supply and productivity

Ma thèse s’intéresse aux politiques de santé conçues pour encourager l’offre de services de santé. L’accessibilité aux services de santé est un problème majeur qui mine le système de santé de la plupart des pays industrialisés. Au Québec, le temps médian d’attente entre une recommandation du médecin généraliste et un rendez-vous avec un médecin spécialiste était de 7,3 semaines en 2012, contre 2,9 semaines en 1993, et ceci malgré l’augmentation du nombre de médecins sur cette même période. Pour les décideurs politiques observant l’augmentation du temps d’attente pour des soins de santé, il est important de comprendre la structure de l’offre de travail des médecins et comment celle-ci affecte l’offre des services de santé. Dans ce contexte, je considère deux principales politiques. En premier lieu, j’estime comment les médecins réagissent aux incitatifs monétaires et j’utilise les paramètres estimés pour examiner comment les politiques de compensation peuvent être utilisées pour déterminer l’offre de services de santé de court terme. En second lieu, j’examine comment la productivité des médecins est affectée par leur expérience, à travers le mécanisme du "learning-by-doing", et j’utilise les paramètres estimés pour trouver le nombre de médecins inexpérimentés que l’on doit recruter pour remplacer un médecin expérimenté qui va à la retraite afin de garder l’offre des services de santé constant. Ma thèse développe et applique des méthodes économique et statistique afin de mesurer la réaction des médecins face aux incitatifs monétaires et estimer leur profil de productivité (en mesurant la variation de la productivité des médecins tout le long de leur carrière) en utilisant à la fois des données de panel sur les médecins québécois, provenant d’enquêtes et de l’administration. Les données contiennent des informations sur l’offre de travail de chaque médecin, les différents types de services offerts ainsi que leurs prix. Ces données couvrent une période pendant laquelle le gouvernement du Québec a changé les prix relatifs des services de santé. J’ai utilisé une approche basée sur la modélisation pour développer et estimer un modèle structurel d’offre de travail en permettant au médecin d’être multitâche. Dans mon modèle les médecins choisissent le nombre d’heures travaillées ainsi que l’allocation de ces heures à travers les différents services offerts, de plus les prix des services leurs sont imposés par le gouvernement. Le modèle génère une équation de revenu qui dépend des heures travaillées et d’un indice de prix représentant le rendement marginal des heures travaillées lorsque celles-ci sont allouées de façon optimale à travers les différents services. L’indice de prix dépend des prix des services offerts et des paramètres de la technologie de production des services qui déterminent comment les médecins réagissent aux changements des prix relatifs. J’ai appliqué le modèle aux données de panel sur la rémunération des médecins au Québec fusionnées à celles sur l’utilisation du temps de ces mêmes médecins. J’utilise le modèle pour examiner deux dimensions de l’offre des services de santé. En premierlieu, j’analyse l’utilisation des incitatifs monétaires pour amener les médecins à modifier leur production des différents services. Bien que les études antérieures ont souvent cherché à comparer le comportement des médecins à travers les différents systèmes de compensation,il y a relativement peu d’informations sur comment les médecins réagissent aux changementsdes prix des services de santé. Des débats actuels dans les milieux de politiques de santé au Canada se sont intéressés à l’importance des effets de revenu dans la détermination de la réponse des médecins face à l’augmentation des prix des services de santé. Mon travail contribue à alimenter ce débat en identifiant et en estimant les effets de substitution et de revenu résultant des changements des prix relatifs des services de santé. En second lieu, j’analyse comment l’expérience affecte la productivité des médecins. Cela a une importante implication sur le recrutement des médecins afin de satisfaire la demande croissante due à une population vieillissante, en particulier lorsque les médecins les plus expérimentés (les plus productifs) vont à la retraite. Dans le premier essai, j’ai estimé la fonction de revenu conditionnellement aux heures travaillées, en utilisant la méthode des variables instrumentales afin de contrôler pour une éventuelle endogeneité des heures travaillées. Comme instruments j’ai utilisé les variables indicatrices des âges des médecins, le taux marginal de taxation, le rendement sur le marché boursier, le carré et le cube de ce rendement. Je montre que cela donne la borne inférieure de l’élasticité-prix direct, permettant ainsi de tester si les médecins réagissent aux incitatifs monétaires. Les résultats montrent que les bornes inférieures des élasticités-prix de l’offre de services sont significativement positives, suggérant que les médecins répondent aux incitatifs. Un changement des prix relatifs conduit les médecins à allouer plus d’heures de travail au service dont le prix a augmenté. Dans le deuxième essai, j’estime le modèle en entier, de façon inconditionnelle aux heures travaillées, en analysant les variations des heures travaillées par les médecins, le volume des services offerts et le revenu des médecins. Pour ce faire, j’ai utilisé l’estimateur de la méthode des moments simulés. Les résultats montrent que les élasticités-prix direct de substitution sont élevées et significativement positives, représentant une tendance des médecins à accroitre le volume du service dont le prix a connu la plus forte augmentation. Les élasticitésprix croisées de substitution sont également élevées mais négatives. Par ailleurs, il existe un effet de revenu associé à l’augmentation des tarifs. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle structurel pour simuler une hausse générale de prix des services de 32%. Les résultats montrent que les médecins devraient réduire le nombre total d’heures travaillées (élasticité moyenne de -0,02) ainsi que les heures cliniques travaillées (élasticité moyenne de -0.07). Ils devraient aussi réduire le volume de services offerts (élasticité moyenne de -0.05). Troisièmement, j’ai exploité le lien naturel existant entre le revenu d’un médecin payé à l’acte et sa productivité afin d’établir le profil de productivité des médecins. Pour ce faire, j’ai modifié la spécification du modèle pour prendre en compte la relation entre la productivité d’un médecin et son expérience. J’estime l’équation de revenu en utilisant des données de panel asymétrique et en corrigeant le caractère non-aléatoire des observations manquantes à l’aide d’un modèle de sélection. Les résultats suggèrent que le profil de productivité est une fonction croissante et concave de l’expérience. Par ailleurs, ce profil est robuste à l’utilisation de l’expérience effective (la quantité de service produit) comme variable de contrôle et aussi à la suppression d’hypothèse paramétrique. De plus, si l’expérience du médecin augmente d’une année, il augmente la production de services de 1003 dollar CAN. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle pour calculer le ratio de remplacement : le nombre de médecins inexpérimentés qu’il faut pour remplacer un médecin expérimenté. Ce ratio de remplacement est de 1,2.

Algorithme de reconstruction itératif pour tomographie optique diffuse avec mesures dans le domaine temporel

L'imagerie par tomographie optique diffuse requiert de modéliser la propagation de la lumière dans un tissu biologique pour une configuration optique et géométrique donnée. On appelle cela le problème direct. Une nouvelle approche basée sur la méthode des différences finies pour modéliser numériquement via l'équation de la diffusion (ED) la propagation de la lumière dans le domaine temporel dans un milieu inhomogène 3D avec frontières irrégulières est développée pour le cas de l'imagerie intrinsèque, c'est-à-dire l'imagerie des paramètres optiques d'absorption et de diffusion d'un tissu. Les éléments finis, lourds en calculs, car utilisant des maillages non structurés, sont généralement préférés, car les différences finies ne permettent pas de prendre en compte simplement des frontières irrégulières. L'utilisation de la méthode de blocking-off ainsi que d'un filtre de Sobel en 3D peuvent en principe permettre de surmonter ces difficultés et d'obtenir des équations rapides à résoudre numériquement avec les différences finies. Un algorithme est développé dans le présent ouvrage pour implanter cette approche et l'appliquer dans divers cas puis de la valider en comparant les résultats obtenus à ceux de simulations Monte-Carlo qui servent de référence. L'objectif ultime du projet est de pouvoir imager en trois dimensions un petit animal, c'est pourquoi le modèle de propagation est au coeur de l'algorithme de reconstruction d'images. L'obtention d'images requière la résolution d'un problème inverse de grandes dimensions et l'algorithme est basé sur une fonction objective que l'on minimise de façon itérative à l'aide d'une méthode basée sur le gradient. La fonction objective mesure l'écart entre les mesures expérimentales faites sur le sujet et les prédictions de celles-ci obtenues du modèle de propagation. Une des difficultés dans ce type d'algorithme est l'obtention du gradient. Ceci est fait à l'aide de variables auxiliaire (ou adjointes). Le but est de développer et de combiner des méthodes qui permettent à l'algorithme de converger le plus rapidement possible pour obtenir les propriétés optiques les plus fidèles possible à la réalité capable d'exploiter la dépendance temporelle des mesures résolues en temps, qui fournissent plus d'informations tout autre type de mesure en TOD. Des résultats illustrant la reconstruction d'un milieu complexe comme une souris sont présentés pour démontrer le potentiel de notre approche.

L'apprentissage par projet pour favoriser le développement de compétences en périnatalité chez les étudiantes et les étudiants du programme de soins infirmiers au collégial.

Depuis la réforme de 1993-1994 au collégial, les enseignantes et les enseignants tentent d'inclure l'approche par compétences à la formation et de mettre en place des méthodes actives d'enseignement. Cet essai veut s'inscrire dans cette vision en présentant les résultats d'une expérimentation de l'apprentissage par projet auprès d'étudiantes et d'étudiants d'un programme de soins infirmiers.

Multiphase modeling of melting / solidification with high density variations using XFEM

La modélisation de la cryolite, utilisée dans la fabrication de l’aluminium, implique plusieurs défis, notament la présence de discontinuités dans la solution et l’inclusion de la difference de densité entre les phases solide et liquide. Pour surmonter ces défis, plusieurs éléments novateurs ont été développés dans cette thèse. En premier lieu, le problème du changement de phase, communément appelé problème de Stefan, a été résolu en deux dimensions en utilisant la méthode des éléments finis étendue. Une formulation utilisant un multiplicateur de Lagrange stable spécialement développée et une interpolation enrichie a été utilisée pour imposer la température de fusion à l’interface. La vitesse de l’interface est déterminée par le saut dans le flux de chaleur à travers l’interface et a été calculée en utilisant la solution du multiplicateur de Lagrange. En second lieu, les effets convectifs ont été inclus par la résolution des équations de Stokes dans la phase liquide en utilisant la méthode des éléments finis étendue aussi. Troisièmement, le changement de densité entre les phases solide et liquide, généralement négligé dans la littérature, a été pris en compte par l’ajout d’une condition aux limites de vitesse non nulle à l’interface solide-liquide pour respecter la conservation de la masse dans le système. Des problèmes analytiques et numériques ont été résolus pour valider les divers composants du modèle et le système d’équations couplés. Les solutions aux problèmes numériques ont été comparées aux solutions obtenues avec l’algorithme de déplacement de maillage de Comsol. Ces comparaisons démontrent que le modèle par éléments finis étendue reproduit correctement le problème de changement phase avec densités variables.

Essays on employment / education, investment in education and student achievement

Méthodologie: Modèle de régression quantile de variable instrumentale pour données de Panel utilisant la fonction de production partielle

Recherche intervention sur l'impact de l'enseignement de stratégies métacognitives liées à la recherche d'informations sur Internet.

L'approche par projets et l'utilisation des nouvelles technologies à des fins éducatives sont des sujets d'actualité. Vouloir marier les deux pourrait aller de soi puisque Internet regorge d'informations intéressantes pour alimenter les projets. Malheureusement, on constate rapidement les difficultés qui font d'Internet un média difficile à utiliser pour des élèves du primaire. Afin d'améliorer cette situation, il paraissait nécessaire d'intervenir. Il nous a semblé important d'amener les élèves à planifier, à évaluer et à réfléchir sur leurs habitudes. C'est pourquoi il est intéressant d'expérimenter un enseignement qui repose sur le développement de stratégies métacognitives. Les objectifs de cette recherche sont, d'une part, de déterminer quels sont les savoirs, les savoir-être et les savoir-faire en lien avec la recherche d'informations sur Internet qu'un élève du troisième cycle du primaire doit développer afin d'être efficace. D'autre part, il faut aussi s'attarder aux stratégies d'accompagnement que l'enseignant se doit de mettre en place pour développer ces habiletés métacognitives. Afin de cerner notre sujet, la recension des écrits porte sur trois concepts importants. Nous avons débuté par l'approche par projets puisqu'elle représente la structure qui entoure l'élève lorsqu'il est en recherche d'informations. Ensuite, vient Internet qui tient le rôle de l'outil employé par l'élève pour arriver à ses fins. Le dernier concept vu est la métacognition, elle représente l'angle d'intervention visé par l'enseignant chercheur. Puisque cette recherche est basée sur l'étude de l'impact engendré par l'enseignement de stratégies métacognitives, elle s'inscrit dans l'optique d'une recherche intervention appliquée sur le terrain et dont l'enjeu est pragmatique. Afin d'apprécier les changements reliés à l'utilisation de stratégies métacognitives pertinentes, des entrevues ont été réalisées avant et après les enseignements et l'enseignant chercheur a employé un journal de bord pour y recueillir ses observations. Cette recherche s'inscrit donc dans une approche qualitative. Pour atteindre les objectifs de cette recherche, des activités ont été planifiées. Elles ont comme but, dans un premier temps, de bâtir un bagage de connaissances relatif à ce média. Ensuite, elles permettent de sensibiliser les élèves aux différentes stratégies métacognitives utiles face à ce média. C'est ainsi que l'on aborde les thèmes : "Qu'est-ce qu'Internet?", "Comment utiliser Internet?" et "Développer sa pensée critique face aux découvertes sur le Web". L'analyse des résultats de cette recherche permet de constater plusieurs changements tant au niveau du savoir, du savoir-faire et du savoir-être. Les élèves interviewés ont maintenant une méthode de recherche plus efficace qui s'adapte aux obstacles rencontrés et la pensée critique fait maintenant partie intégrante de leurs habitudes de navigation. Ils ont développé une confiance en soi dans ce type d'activité. De plus, les élèves ont transféré l'utilisation de stratégies métacognitives à d'autres domaines tels que la résolution de problèmes en mathématiques ou la correction de textes en français. Ils y utilisent le vocabulaire appris et ils prennent conscience de l'activité mentale associée à la tâche. Cette recherche permet aussi aux enseignants de cibler adéquatement les savoir, les savoir-faire et les savoir-être qu'un élève doit développer afin d'être un internaute compétent. De plus, elle propose une démarche, soit l'enseignement stratégique et implicite (Bissonnette et Richard, 2001) qui s'est révélée appropriée et efficace. Nous pouvons donc conclure que notre intervention a eu un impact sur le développement de la compétence à rechercher sur Internet de l'information pertinente chez les élèves du troisième cycle du primaire.

Le profilage forensique des fausses pièces d'identité: une méthode de renseignement prometteuse pour lutter contre la fraude documentaire

En parallèle à l'avènement des modèles policiers guidés par le renseignement, les méthodes d'analyse criminelle et de renseignement forensique ont connu des développements importants ces dernières années. Des applications ont été proposées dans divers domaines des sciences forensiques afin d'exploiter et de gérer différents types de traces matérielles de façon systématique et plus performante. A cet égard, le domaine des faux documents d'identité n'a été l'objet que de peu d'attention bien qu'il s'agisse d'une criminalité grave dans laquelle le crime organisé est impliqué.La présente étude cherche à combler cette lacune en proposant une méthode de profilage des fausses pièces d'identité simple et généralisable qui vise à découvrir des liens existants sur la base des caractéristiques matérielles analysables visuellement. Ces caractéristiques sont considérées comme constituant la marque de fabrique particulière du faussaire et elle peuvent ainsi être exploitées pour inférer des liens entre fausses pièces d'identité provenant d'une même source.Un collectif de plus de 200 fausses pièces d'identité composé de trois types de faux documents a été récolté auprès des polices de neuf cantons suisses et a été intégré dans une banque de données ad hoc. Les liens détectés de façon systématique et automatique par cette banque de données ont été exploités et analysés afin de produire des renseignements d'ordre stratégique et opérationnel utiles à la lutte contre la fraude documentaire.Les démarches de profilage et de renseignement mises en place pour les trois types de fausses pièces d'identité étudiées se sont révélées efficaces, un fort pourcentage des documents s'avérant liés (de 30 % à 50 %). La fraude documentaire apparaît comme une criminalité structurée et interrégionale, pour laquelle les liens établis entre fausses pièces d'identité peuvent servir d'aide à l'enquête et de soutien aux décisions stratégiques. Les résultats suggèrent le développement d'approches préventives et répressives pour lutter contre la fraude documentaire.

Relevé des consultations et des transferts de patients par enquête directe auprès des médecins: méthode d'une enquête, acceptabilité et limites d'interprétation. [Summary of consultations and transfer of patients by a direct survey of physicians: survey methods, acceptability and limits of interpretation].

A survey of medical ambulatory practice was carried out in February-March 1981 in the two Swiss cantons of Vaud and Fribourg (total population: 700,000), in which 205 physicians participated. The methodology used was inspired from the U.S. National Ambulatory Medical Care Survey, the data collection instrument of which was adapted to our conditions; in addition, data were gathered on all referrals prescribed by 154 physicians during two weeks. (The instruments used are presented.) The potential and limits of this type of survey are discussed, as well as the representativity of the participating physicians and of the recorded visits, which are a systematic sample of over 43,000 visits.