2 axes thématiques, 6 équipes de recherche, 2 sites
L'originalité du M2P2 réside dans ses thèmes de recherche dans les domaines de la Mécanique des Fluides Numérique et du Génie des Procédés. La recherche en mécanique et modélisation est associée à un fort développement méthodologique autour de codes de calcul pour la simulation d'écoulements naturels et industriels. Dans le domaine du génie des procédés, la recherche concerne le développement de procédés innovants ainsi que l'étude des verrous mis en jeu dans ces procédés dans le cadre d'une forte activité contractuelle.
Xueru Yan, Stéphane Anguille, Marc Bendahan, Philippe Moulin. Toluene removal from gas streams by an ionic liquid membrane: Experiment and modeling. Chemical Engineering Journal, Elsevier, 2021, 404, pp.127109. ⟨10.1016/j.cej.2020.127109⟩. ⟨hal-02958176⟩ Plus de détails...
Ionic liquids (ILs) are promising alternative solvents for traditional organic compounds using selective separation. However, some environmental risks of ILs, resulting in a limitation of their applications in industry. In this work, the stability of ILs into multi-channel tubular ceramic membranes (ILM) provides a promising way to realize the use of ILs with environmental damages reducing. This novel process has been investigated for toluene removal from a toluene/air gas mixture based on 1-butyl-3-imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide ([Bmim][NTf2]) as a liquid sorbent. In addition, the effects of operating conditions on toluene separation were studied and discussed by experiment and modeling. The absorption capacity of toluene by the ILM on proposed operating conditions was around 224.74 mg per gram of the ionic liquid. The support ceramic membrane can effectively prevent ILs leakage from causing secondary waste and ensure longtime operation. Regeneration of polluted ILM was available.
Xueru Yan, Stéphane Anguille, Marc Bendahan, Philippe Moulin. Toluene removal from gas streams by an ionic liquid membrane: Experiment and modeling. Chemical Engineering Journal, Elsevier, 2021, 404, pp.127109. ⟨10.1016/j.cej.2020.127109⟩. ⟨hal-02958176⟩
Christophe Friess, Lars Davidson. A formulation of PANS capable of mimicking IDDES. International Journal of Heat and Fluid Flow, Elsevier, 2020, 86, pp.108666. ⟨10.1016/j.ijheatfluidflow.2020.108666⟩. ⟨hal-02944327⟩ Plus de détails...
Christophe Friess, Lars Davidson. A formulation of PANS capable of mimicking IDDES. International Journal of Heat and Fluid Flow, Elsevier, 2020, 86, pp.108666. ⟨10.1016/j.ijheatfluidflow.2020.108666⟩. ⟨hal-02944327⟩
Journal: International Journal of Heat and Fluid Flow
Nicolas Lusinier, Isabelle Seyssiecq, Cecilia Sambusiti, Matthieu Jacob, Nicolas Lesage, et al.. A comparative study of conventional activated sludge and fixed bed hybrid biological reactor for oilfield produced water treatment: influence of hydraulic retention time. Chemical Engineering Journal, Elsevier, 2020, pp.127611. ⟨10.1016/j.cej.2020.127611⟩. ⟨hal-02989059⟩ Plus de détails...
Nicolas Lusinier, Isabelle Seyssiecq, Cecilia Sambusiti, Matthieu Jacob, Nicolas Lesage, et al.. A comparative study of conventional activated sludge and fixed bed hybrid biological reactor for oilfield produced water treatment: influence of hydraulic retention time. Chemical Engineering Journal, Elsevier, 2020, pp.127611. ⟨10.1016/j.cej.2020.127611⟩. ⟨hal-02989059⟩
Adil Mouahid, Kanitta Seengeon, Mathieu Martino, Christelle Crampon, Avery Kramer, et al.. Selective extraction of neutral lipids and pigments from Nannochloropsis salina and Nannochloropsis maritima using supercritical CO2 extraction: Effects of process parameters and pre-treatment. The Journal of Supercritical Fluids, 2020, 165, pp.104934. ⟨10.1016/j.supflu.2020.104934⟩. ⟨hal-02960133⟩ Plus de détails...
Supercritical CO2 extraction experiments were conducted to investigate the effects of pretreatment and process parameters on neutral lipids, chlorophylls and carotenoids recovery on two species of Nannochloropsis. For Nannochloropsis maritima, a factorial experimental design was performed (P: [100-300] bar, T: [313-333] K). The highest extraction yields were obtained at the highest pressures and temperatures. Two drying modes, ring drying and air flow drying, were compared. Although total extraction yield and extraction kinetics were observed to be greater using air flow dried microalgae, extracts from this drying method resulted in partial degradation of glycerides in free fatty acids. Ring dried extracts maintained the same neutral lipid composition as the initial biomass. Based on these results, ring dried Nannochloropsis salina was extracted using supercritical CO2 at 333 K and both 300-400 bar. Extraction curves were modelled using the Sovova's mathematical model.
Adil Mouahid, Kanitta Seengeon, Mathieu Martino, Christelle Crampon, Avery Kramer, et al.. Selective extraction of neutral lipids and pigments from Nannochloropsis salina and Nannochloropsis maritima using supercritical CO2 extraction: Effects of process parameters and pre-treatment. The Journal of Supercritical Fluids, 2020, 165, pp.104934. ⟨10.1016/j.supflu.2020.104934⟩. ⟨hal-02960133⟩
Tatyana Lyubimova, Anatoly Lepikhin, Yanina Parshakova, Vadim Kolchanov, Carlo Gualtieri, et al.. A Numerical Study of the Influence of Channel-Scale Secondary Circulation on Mixing Processes Downstream of River Junctions. Water, MDPI, 2020, 12 (11), pp.2969. ⟨10.3390/w12112969⟩. ⟨hal-02989736⟩ Plus de détails...
A rapid downstream weakening of the processes that drive the intensity of transverse mixing at the confluence of large rivers has been identified in the literature and attributed to the progressive reduction in channel scale secondary circulation and shear-driven mixing with distance downstream from the junction. These processes are investigated in this paper using a three-dimensional computation of the Reynolds averaged Navier Stokes equations combined with a Reynolds stress turbulence model for the confluence of the Kama and Vishera rivers in the Russian Urals. Simulations were carried out for three different configurations: an idealized planform with a rectangular cross-section (R), the natural planform with a rectangular cross-section (P), and the natural planform with the measured bathymetry (N), each one for three different discharge ratios. Results show that in the idealized configuration (R), the initial vortices that form due to channel-scale pressure gradients decline rapidly with distance downstream. Mixing is slow and incomplete at more than 10 multiples of channel width downstream from the junction corner. However, when the natural planform and bathymetry are introduced (N), rates of mixing increase dramatically at the junction corner and are maintained with distance downstream. Comparison with the P case suggests that it is the bathymetry that drives the most rapid mixing and notably when the discharge ratio is such that a single channel-scale vortex develops aided by curvature in the post junction channel. This effect is strongest when the discharge of the tributary that has the same direction of curvature as the post junction channel is greatest. A comprehensive set of field data are required to test this conclusion. If it holds, theoretical models of mixing processes in rivers will need to take into account the effects of bathymetry upon the interaction between river discharge ratio, secondary circulation development, and mixing rates.
Tatyana Lyubimova, Anatoly Lepikhin, Yanina Parshakova, Vadim Kolchanov, Carlo Gualtieri, et al.. A Numerical Study of the Influence of Channel-Scale Secondary Circulation on Mixing Processes Downstream of River Junctions. Water, MDPI, 2020, 12 (11), pp.2969. ⟨10.3390/w12112969⟩. ⟨hal-02989736⟩
Vendredi 30 octobre 2020 à 10h
- Development of a hybrid process, membrane-Ionic Liquid (ILM), for gas treatment / Soutenance de thèse Xueru YAN
Doctorante : Xueru YAN
Date de la soutenance : le vendredi 30 octobre 2020 à 10h00, salle de projection (M2P2, Arbois, à Aix-en-Provence)
Résumé :
L'élimination des polluants d'un mélange gazeux ou liquide est un enjeu majeur en termes de réduction de l'impact environnemental de nombreux procédés industriels. Les liquides ioniques sont des solvants de remplacement prometteurs dans la séparation sélective en raison de leur pression de vapeur négligeable et de leurs propriétés chimico-physiques. Dans cette étude, un nouveau procédé hybride, la combinaison des IL et d'une membrane céramique tubulaire (ILM), a été développé dans le but de traiter des gaz ou des liquides. Par rapport aux procédés conventionels, l’ILM offre une grande stabilité et une résistance mécanique élevée pendant une longue période de fonctionnement. De plus, les propriétés spécifiques des ILs assurent la sélectivité et de fortes capacités d'absorption. Dans le cas des traitements de gaz, l'élimination de l'humidité pour protéger le capteur de gaz et le traitement du gaz industriel contenant du toluène sont les deux parties développées dans ce manuscrit. Les effets de plusieurs paramètres de fonctionnement, notamment le débit de gaz, la température, la pression, la concentration d'alimentation, la surface effective de la membrane ont été étudiés à la fois sur l'élimination de l'humidité et du toluène en phase gaz. Un modèle mathématique en deux étapes a été utilisé pour modéliser les résultats expérimentaux et évaluer la performance de séparation des ILM. Enfin des essais avec un ILM de taille industrielle ont confortés les résultats à petite échelle.
Jury:
M. Stéphane ANGUILLE (Co-Directeur de Thèse), Maître de conférences, IUT Aix-Marseille
M. Marc BENDAHAN (Examinateur), Professeur, IM2NP, Aix-Marseille Université
M. Christophe CASTEL (Rapporteur), Professeur, ENSIC-LRGP
M. Alberto FIGOLI (Rapporteur), Professeur, ITM-CNR at University of Calabria
M. David GROSSO (Examinateur), Professeur, IM2NP, Aix-Marseille Université
M. Philippe MOULIN (Directeur de Thèse), Professeur, M2P2, Aix-Marseille Université
Mme. Audrey SORIC (Examinateur), Maître de conférences, M2P2, École Centrale Marseille
Jeudi 15 octobre 2020 à 14h
- Couplage entre le transport d'un soluté, la pression osmotique et les instabilités hydrodynamiques dans la configuration de Taylor-Couette-Application aux procédés de filtration membranaires / Soutenance de thèse Rouae BEN DHIA
Doctorant : Rouae BEN DHIA
Date de la soutenance : Jeudi 15 Octobre 2020 à 14:00
Ecole centrale Marseille, 38 Rue Frédéric Joliot Curie, 13451 Marseille, Amphi 3
Résumé :
L'osmose inverse RO est par exemple l'un des processus de filtration membranaire les plus importants qui jouent un rôle primordial dans les technologies de purification de l'eau. Néanmoins, les performances du RO sont limitées par la polarisation de la concentration. Aucune étude quantitative n'existe pour évaluer comment les instabilités hydrodynamiques interagissent avec la pression osmotique élevée à la surface de la membrane en raison de la polarisation de la concentration. Ce projet de recherche s'intéresse au couplage entre les instabilités hydrodynamiques et la pression osmotique liée à la formation d'une couche limite de concentration au niveau de la membrane. L'impact des instabilités hydrodynamiques sur le flux de filtration est étudié qualitativement et quantitativement ici. Les instabilités hydrodynamiques considérées sont celles observées dans l'écoulement Taylor-Couette, connues par vortex de Taylor. La configuration de Taylor-Couette est donc utilisée comme un modèle de systèmes RO. Pour aborder qualitativement et quantitativement les interactions entre le transfert de masse, les instabilités hydrodynamiques et la pression osmotique dans la cellule de Taylor-Couette, deux approches analytiques et numériques sont développées. L'approche analytique est basée sur une analyse de stabilité linéaire et faiblement non linéaire. L'analyse de stabilité linéaire est utilisée pour prédire les conditions critiques correspondant à l'apparition de structures tourbillonnaires sous l'effet de la pression osmotique. Il a été démontré que la pression osmotique liée au flux transmembranaire radial a un effet significatif sur la stabilité de l'écoulement. En développant la théorie faiblement non linéaire, des instabilités hydrodynamiques ont été identifiées utiles pour améliorer le débit de filtration malgré la présence de la pression osmotique. L'approche numérique est basée sur des simulations numériques directes (DNS) utilisant la méthode de collocation spectrale. DNS montre un excellent accord avec les prévisions analytiques pour la plupart des cas. De plus, elle permet de quantifier l'impact des instabilités sur le flux de perméat à travers les membranes. Les résultats démontrent l'augmentation du flux de perméat.
Jury:
Directeur de these M. Pierre HALDENWANG Aix Marseille Université / M2P2
Directeur de these M. Denis MARTINAND Aix Marseille Université / M2P2
Rapporteur Mme Cécile LEMAITRE LRGP, Université de Lorraine - ENSIC
Rapporteur M. Innocent MUTABAZI Université le Havre Normandie
Examinateur M. Nils TILTON Department of Mechanical Engineering, Colorado School of Mines
Examinateur Mme Caroline GENTRIC Université de Nantes / GEPEA
Jeudi 7 mai 2020 à 10h par vidéoconférence
- Développement d’une méthodologie facilitant l’identification et l’évaluation de symbioses industrielles dans le secteur de l’industrie pétrochimique / Soutenance de thèse Hélène CERVO
Doctorant : Hélène CERVO
Date de la soutenance : jeudi 7 mai 2020 à 10h par vidéoconférence
Les symbioses industrielles permettent de créer de nouvelles collaborations entre différentes entités d’un même territoire afin d’échanger des ressources telles que des matières premières, de l’énergie, de l’information et des déchets, et d’intensifier les mutualisations de services et d’infrastructures. Ces dernières années, de nombreuses mesures ont ainsi été prises, favorisant et encourageant de telles initiatives. Néanmoins, certaines problématiques perdurent encore quant à leur mise en place et à leur démocratisation. Cette thèse se concentre sur une des problématiques principales de la symbiose industrielle : le manque de partage des informations. Les travaux de recherche s’articulent donc autour de la question suivante :
Comment formaliser l’échange d’informations entre partenaires industriels dans le but de faciliter la détection et l’évaluation des symbioses industrielles ?
Le concept de blueprint est développé et proposé comme solution facilitant l’échange de données entre partenaires industriels. Le blueprint est une représentation générique d’un procédé industriel donné. Une méthodologie détaillée, décrivant la construction du blueprint, la définition des flux qu’il contient, ainsi que la visualisation des profils le constituant, est également présentée. Celle-ci est appliquée à un système industriel de grande envergure : une raffinerie, démontrant sa faisabilité. Enfin, plusieurs exemples d’utilisation du blueprint dans un contexte de symbiose industrielle sont développés. Ils permettent de comprendre dans quel cadre plusieurs blueprints peuvent être combinés, et mettent en évidence la pertinence de la méthode ainsi que les limites de son utilisation.
Jury:
Prof. François MARECHAL / École Polytechnique Fédérale de Lausanne -> Président du jury
Prof. Ronny VERHOEVEN / Ghent University -> Vice président du jury
Prof. Simon HARVEY / Chalmers University of Technolog-> Rapporteur
Prof. Raphaële THERY HETREUX / INP Toulouse -> Rapporteur
Prof. Lieven VANDEVELDE / Ghent University -> Rapporteur
Prof. Olivier BOUTIN / Aix-Marseille Université -> Examinateur
Dr. Bernard DESCALES / INEOS -> Invité
Dr. Solène LE BOURDIEC / EDF -> Invité
Prof. Jean-Henry FERRASSE / Aix-Marseille Université -> Directeur de thèse
Prof. Greet VAN EETVELDE / Ghent University -> Directeur de thèse
Jeudi 19 Décembre 2019
- Simulating multiphase reactive flows: issues & techniques / Soutenance HDR Pierre BOIVIN
Dr. Pierre BOIVIN
Date de la soutenance : jeudi 19 décembre 2019 à 14h, dans l'amphithéâtre 3 de Centrale de Marseille / Plot 6
Résumé :
Je présenterai (en anglais) une sélection de travaux que j'ai réalisé ou dirigé depuis l'obtention de mon doctorat. Pour ce faire, je démarrerai par une introduction sur mon parcours, suivie d'une courte présentation entièrement subjective des challenges restants en modélisation des écoulements réactifs. Je tenterai enfin de donner quelques pistes de recherche permettant d'apporter une meilleure compréhension des phénomènes physiques en jeu. J'aborderai en particulier des questions de cinétique chimique, de thermodynamique, ou encore de méthodes numériques pour la mécanique des fluides.
Tuteur:
Pierre HALDENWANG
Jury:
Luc Vervisch, rapporteur,
Thierry Poinsot, rapporteur,
Vincent Giovangigli, rapporteur,
Elaine Oran, examinateur,
Pascale Domingo, examinateur,
Pierre Sagaut, examinateur,
Sergey Gavrilyuk, examinateur.
Mardi 17 Décembre 2019
- Eco-design of a Dry Cleaning Machine by Integration of a Membrane Process for Solvent Dehydration / Soutenance de thèse Oleksandr DIMITROV
Doctorant : Oleksandr DIMITROV
Date de la soutenance : le 17 décembre 2019 à 10h30, Amphi 3, Centrale Marseille.
