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Mercredi 3 Avril 2019 - Modélisation à l'échelle des sous-filtres algébriques explicites pour les méthodes de type DES et extension aux écoulements à densité variable / Soutenance de thèse de Adithya RAMANATHAN KRISHNAN
Doctorant : Adithya RAMANATHAN KRISHNAN

Date de la soutenance : Mercredi 3 Avril 2019 à 14h00 / M2P2 UMR7340 Centrale Marseille, Amphithéâtre 3 

Résumé de la thèse :
Suite à l'accident nucléaire de Fukushima Daiichi, de nombreux projets ont été mis en place pour comprendre les phénomènes associés au risque de combustion. Le rôle de l'IRSN est de développer un modèle de turbulence générique dans le logiciel interne P2REMICS afin de mener des études de sûreté concernant les dangers de l'hydrogène. Dans cette thèse, l'objectif est d'améliorer les capacités prédictives des méthodes hybrides RANS/LES par le développement d'un modèle à l'échelle de sous-filtre qui prend en compte une relation algébrique explicite pour les stresses turbulents de sous-filtre non-isotropes et les flux scalaires turbulents. Tout d'abord, un modèle explicite algébrique (EARSM) est développé et calibré avec le modèle BSL de Menter pour les écoulements incompressibles dans un contexte RANS. Le travail de validation est réalisé au regard des données DNS disponibles dans la littérature pour l'écoulement entièrement développé du canal à un nombre de Reynolds de frottement à 550 et le écoulement dans un tuyau carré à un nombre de Reynolds de frottement de 600. Deuxièmement, le modèle EARSM est étendu dans le cadre hybrides RANS/LES. Méthodes hybrides RANS/LES spécifiquement dans le cadre de l'Equivalent-Detached Eddy Simulation (E-DES), aboutissant au modèle hybride explicite algébrique (EAHSM). L'étalonnage de la constante de modèle est effectué sur la décroissance de la turbulence isotrope. Après cela, des simulations 3D sont effectuées pour deux résolutions de maillage sur les deux cas mentionnés précédemment. Enfin, en supposant que l'approximation de Boussinesq soit valide, les modèles EARSM et EAHSM sont étendus à des écoulements à densité légèrement variable. Suite à la solution directe des relations algébriques implicites, le modèle algébrique explicite pour les contraintes de Reynolds et les flux scalaires est obtenu dans un cadre RANS amené au modèle explicite algébrique de flux scalaire (EASFM). Une méthode itérative est utilisée pour traiter la non-linéarité des expressions couplées pour les relations algébriques. Ensuite, l'EASFM est étendu au cadre des méthodes hybrides RANS/LES. Le comportement des modèles est évalué sur l'écoulement homogènement cisaillé, en stratification stable, et l'écoulement de canal entièrement développé avec une stratification stable pour différents nombres de Richardson de frottement. 

Mots Clés : Turbulence, écoulements stratifiés, modélisation

Jury
Directeur de these M. Pierre SAGAUT Aix Marseille Université / M2P2
Rapporteur M. Rémi MANCEAU Laboratoire de mathématiques et de leurs applications - Pau (LMAP)
Rapporteur Mme Anne TANIERE University of Lorraine
Examinateur M. Thomas GOMEZ Université de Lille, LMFL
Examinateur M. Fabien DUVAL Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
Examinateur M. Christophe FRIESS Aix Marseille Université / M2P2
Mercredi 27 Mars 2019 - Modélisation de paroi en simulation des grandes échelles dans une turbomachine / Soutenance de thèse de Mathieu CATCHIRAYER
Doctorant : Mathieu CATCHIRAYER 

Date de la soutenance :  Mercredi 27 Mars 2019 à 14h00 /  CERFACS 42 Avenue Gaspard Coriolis 31057 Toulouse ; Salle Jean-Claude André 

Résumé de la thèse
Au regard des défis énergétiques rencontrés par les motoristes aéronautiques, une meilleure compréhension des écoulements régissant leurs turbomachines est nécessaire. La simulation aux grandes échelles (LES) est une approche adaptée à cette quête d'innovation. Cependant, son coût de résolution d'une couche limite aux nombres de Reynolds rencontrés en aéronautique est prohibitif par rapport aux moyens de calcul actuels. Une manière de surmonter cette limitation est de recourir à une approche WMLES (Wall-Modeled LES). Elle consiste à ne résoudre que la zone externe d'une couche limite et à en extraire les données nécessaires à l'estimation des flux pariétaux par un modèle de paroi, qui va modéliser les effets de la zone interne. La WMLES ne dispose toutefois pas encore d'un niveau de maturité suffisant pour être appliquée sur des géométries industrielles. Cela s'explique notamment par l'absence d'un modèle de paroi adapté à de tels écoulements. L'objectif de cette thèse est ainsi d'accélérer l'emploi d'une approche WMLES pour prédire les écoulements présents dans les turbomachines. À cette fin, un modèle de paroi est développé : l'iWMLES (integral WMLES). Ce modèle est basé sur une résolution des équations de couche limite intégrales à partir de profils de vitesse et de température paramétrisés, ce qui lui permet d'être peu gourmand en ressources de calcul et simple d'utilisation. Dans un premier temps, l'aptitude de l'iWMLES à prendre en compte les effets de compressibilités, thermiques et de gradients de pression caractérisant les couches limites d'une turbomachine est démontrée sur des écoulements académiques. Il s'avère en particulier que l'iWMLES permet d'obtenir des résultats en accord avec les données de référence à un coût de calcul un à deux ordres de grandeurs plus faible qu'un modèle de paroi numérique supposant pourtant une physique pariétale plus simple. Finalement, l'iWMLES est appliquée sur un étage de compresseur axial, démontrant sa robustesse. De plus, en comparant les résultats avec ceux d'une LES, il est montré qu'une approche WMLES peut être considéré pour prédire l'écoulement dans de telles géométries. Toutefois, des erreurs importantes peuvent être générées selon la stratégie de maillage employée.

Mots Clés : WMLES, modèle de paroi, couche limite, turbomachine    

Jury
Directeur de these M. Pierre SAGAUT Aix Marseille Université / M2P2
Rapporteur M. Éric LAMBALLAIS Université de Poitiers
Rapporteur M. Nicolas GOURDAIN ISAE-Supaero
Examinateur M. Sébastien DECK ONERA
Examinateur M. Franck NICOUD Université de Montpellier
Examinateur Mme Maria Vittoria SALVETTI Università Di Pisa   
21 Mars 2019 - Optimisation de forme avec la méthode adjointe appliquée aux équations de Lattice-Boltzmann en aérodynamique externe / Soutenance de thèse Isabelle CEYLAN
Doctorant : Isabelle CHEYLAN 

Date de la soutenance :  Jeudi 21 Mars 2019 à 10h30 /  M2P2 UMR7340 Centrale Marseille, Amphithéâtre 1 

Résumé de la thèse: 
Cette thèse a pour objectif le développement d'un solveur adjoint dans ProLB, le logiciel d'aérodynamique basé sur la méthode de Lattice-Boltzmann utilisé chez Renault. Ce solveur adjoint permettra de calculer les sensibilités surfaciques des efforts aérodynamiques d'un obstacle par rapport à la forme de celui-ci. Dans un premier temps, l'étude de cas 2D laminaires permettra de détailler le développement du solveur adjoint étape par étape. Les complexités apportées par l'étude d'un cas 3D turbulent à grandes échelles seront ensuite expliquées, puis les modifications apportées au solveur adjoint seront détaillées afin de pouvoir l'utiliser dans un contexte industriel. Les différentes hypothèses retenues pour le développement du solveur adjoint seront justifiées et documentées, afin d'arriver à un solveur adjoint opérationnel en industrie. Le solveur adjoint permettra ainsi de savoir où déformer un véhicule afin de le rendre plus performant en terme d'aérodynamique. L'objectif à terme est de déformer, par des techniques de morphing, la forme d'un véhicule afin d'améliorer la force de traînée agissant sur celui-ci. 

Mots Clés : Lattice-Boltzmann, Optimisation de forme, Méthode adjointe, Aérodynamique, CFD

Jury :
Directeur de these M. Pierre SAGAUT Aix Marseille Université / M2P2
Rapporteur M. François DUBOIS Conservatoire National des Arts et Métiers
Rapporteur M. Christophe CORRE Ecole Centrale de Lyon
Examinateur M. Grégoire ALLAIRE Ecole Polytechnique
Examinateur M. Julien FAVIER Aix Marseille Université / M2P2
Examinateur M. Denis RICOT Renault
Examinateur Mme Maria Vittoria SALVETTI University of Pisa
28 Février 2019 - Développement du Procédé de Pervaporation : Application à la Régénération de Solvants / Soutenance de thèse Thomas LA ROCCA
Doctorant : Thomas LA ROCCA

Date de la soutenance :  Jeudi 28 Février 2019 à 10h / Grand Amphithéâtre du CEREGE, site de l'Arbois

Résumé de la thèse
Cette étude se consacre au développement du procédé de pervaporation appliqué à la purification et à la régénération de solvants, principalement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Ce travail repose sur un triptyque : (i) le développement de membranes industrielles baptisées HybSi® et la compréhension du transfert de matière, (ii) l’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge (PIR) pour le pilotage en ligne de la pervaporation et, (iii) la conception de la première unité semi-industrielle afin de faire le lien entre l’échelle laboratoire et industrielle. 
Des expériences de purification de solvants à partir de mélanges hydro-organiques complexes, ont été menées afin de mettre en évidence les paramètres influents sur la performance. La température à un effet important sur le flux et la sélectivité tout comme le type et le nombre de composés présents. La spectroscopie PIR présente une grande précision même à très faibles concentrations et une excellente reproductibilité permettant ainsi de piloter le procédé. Enfin, la mise en eau et les premiers tests de déshydratation sur le pilote semi-industriel ont conforté l’intérêt du positionnement sur site industriel de la pervaporation.

Mots-clés : Purification/Régénération organique, Pervaporation, Membrane HybSi®, Spectroscopie PIR, Pilote semi-industriel 

Jury:
Patrick BOURSEAU Prof. Université Bretagne Sud, GEPEA, Rapporteur
Emilie CARRETIER HDR Aix-Marseille Université, M2P2, Co-Directrice
Catherine CHARCOSSET Directrice de Recherche Université Lyon 1, CNRS, Présidente
Didier DHALER, Resp. R&D, Membre Invité, Orelis Environnement
Martial ETIENNE, Resp. R&D, Membre Invité, Sanofi Chimie
Eric FAVRE, Prof. Université de Lorraine, ENSIC, Rapporteur
Philippe MOULIN, Prof. Aix-Marseille Université, Directeur
14 décembre 2018 - L'Etudes Numérique des Dynamiques Filamentaires dans les Plasmas des SOLs de tokamak / Soutenance de thèse William GRACIAS
Doctorant : William GRACIAS

Date de la soutenance : vendredi 14 décembre 2018 à 10h00 /   Av. de la Universidad 30, Universidad Carlos III de Madrid, Leganés 28911, Madrid, Espagne 

Résumé de la thèse
Le transport filamentaire a été expérimentalement observé dans une multitude de machines de fusion par confinement magnétique, en particulier du genre tokamak. Dans cette thèse la dynamique de ces structures turbulentes filamentaires est étudiée par des études paramétriques. L'’impact de la résistivité parallèle dans le plasma est un aspect important pour la compréhension du mouvement filamentaire dans la région du bord, et ces études montrent la possibilité de changer la dynamique de la vélocité radiale des filaments en fonction de la taille. L'étude d'impact de cisaillement magnétique sur la dynamique des filaments montrent la capacité d'un cisaillement fort de redistribuer la densité d'un filament en l'interdisant de se propager vers le paroi. Le transport turbulent de filament est aussi étudié et montre la tendance de ce transport à varier en fonction de volume du SOL. 

Mots clés : Turbulence, transport, filaments, blobs, bord

Jury:
Directeur de thèse Eric SERRE                 CNRS / laboratoire M2P2
Examinateur                 Carlos HIDALGO        Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Examinateur                 Teresa ESTRADA        Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Examinateur                 Luis CONDE LóPEZ Universidad Politécnica de Madrid
Examinateur                 Raúl SANCHEZ         Universidad Carlos III de Madrid
Examinateur                 Jean-Marc LAYET         AMU / laboratoire P2IM

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Responsables séminaires:

Cristian BARCA  ( Arbois )
Aymeric LAMORLETTE  ( Château Gombert )

Communication: 

Elena ROSU