Recherche

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.
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6 équipes de recherche sur deux sites

Publications

  • Xueru Yan, Stéphane Anguille, Marc Bendahan, Philippe Moulin. Ionic liquids combined with membrane separation processes: A review. Separation and Purification Technology, Elsevier, 2019, 222, pp.230-253. ⟨10.1016/j.seppur.2019.03.103⟩. ⟨hal-02119807⟩ Plus de détails...
  • G. Farag, Pierre Boivin, P. Sagaut. Interaction of two-dimensional spots with a heat releasing/absorbing shock wave: linear interaction approximation results. Journal of Fluid Mechanics, Cambridge University Press (CUP), 2019, 871, pp.865-895. ⟨10.1017/jfm.2019.324⟩. ⟨hal-02142649⟩ Plus de détails...
  • Joana Silva, Salah Akkache, Ana Araújo, Yasmine Masmoudi, Rui Reis, et al.. Development of innovative medical devices by dispersing fatty acid eutectic blend on gauzes using supercritical particle generation processes. Materials Science and Engineering: C, Elsevier, 2019, 99, pp.599-610. ⟨hal-02016548⟩ Plus de détails...
  • Uwe Ehrenstein. Thrust and drag scaling of a rigid low-aspect-ratio pitching plate. Journal of Fluids and Structures, Elsevier, 2019, 87, pp.39-57. ⟨10.1016/j.jfluidstructs.2019.03.013⟩. ⟨hal-02090856⟩ Plus de détails...
  • Nicolas Lusinier, Isabelle Seyssiecq, Cécilia Sambusiti, Matthieu Jacob, Nicolas Lesage, et al.. Biological Treatments of Oilfield Produced Water: A Comprehensive Review. SPE Journal -Richardson-, SPE Inc., 2019, ⟨10.2118/195677-PA⟩. ⟨hal-02118229⟩ Plus de détails...
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Seminaires & Conférences

Mardi 2 Juillet 2019 - Physique et modélisation du comportement des feux de forêts / Soutenance de thèse de Nicolas FRANGIEH
Doctorant : Nicolas FRANGIEH

Date de la soutenance : Mardi 2 Juillet 2019 à 10h30 /  Centrale Marseille, Amphithéâtre 3 

Résumé de la thèse :
La suppression des feux de forêt nécessite une bonne connaissance des mécanismes physiques régissant le comportement du feu (ignition, croissance initiale, propagation). En tant qu’outil complémentaire à la recherche expérimentale, la modélisation des feux de forêt est considérée comme une approche intéressante pour progresser sur la connaissance des différents processus rencontrés dans les feux de forêt.

Ce travail de recherche est dédié à l’étude numérique du comportement des feux se propageant librement à travers un couvert végétal homogène (depuis l’ignition jusqu’à la propagation), à l'aide du modèle "FireStar3D". Différentes configurations sont abordées dans cette thèse : les feux de litière réalisés à l’échelle du laboratoire en milieu confiné (dans le tunnel à feu du laboratoire de Missoula), et à plus grande échelle, les feux de prairie où deux types de ligne d’allumage ont été considérés (ligne de longueur finie et quasi-infinie). Les simulations ont été réalisées à l'aide de deux modèles de turbulence : le modèle k-e des équations de transport moyennées (approche RANS) et la simulation numérique des grandes structures (LES). La comparaison avec les données expérimentales concerne principalement la vitesse de propagation du feu, l'intensité du feu, la fréquence des fluctuations des flammes et la longueur d'onde caractérisant la structuration en crête et en creux du front de flammes dans la direction transversale. Les résultats numériques ont mis en évidence la compétition entre les forces de flottaison et les forces d'inertie du vent dans la détermination du comportement du feu, ainsi que la similarité dynamique du front de flammes (intensité et structuration 3D) à petite et grande échelles.

Cette thèse a été également menée dans le cadre du développement et de la validation du modèle "FireStar3D". Le niveau de détails dans le modèle physique, les propriétés de la méthode numérique utilisée et le bon accord obtenu avec les données expérimentales et numériques rapportées dans la littérature, ont permis à "FireStar3D" de se positionner favorablement au niveau international, parmi les outils numériques les plus couramment utilisés pour étudier le comportement des feux de forêt.

Mots Clés : Feux de forêts,Modélisation,Turbulence,Combustion,Transfert de chaleur,Simulation numérique, 

Jury
Directeur de these M. Dominique MORVAN Aix-Marseille Université / M2P2
Rapporteur         M. Jean-Louis ROSSI Université de Corse
Rapporteur         M. Jean-Luc DUPUY Institut National de Recherche Agronomique (INRA)
Examinateur         M. Olivier VAUQUELIN Aix-Marseille Université / IUSTI
Examinateur         Mme Laurence PIETRI Aix-Marseille Université / IRPHE
Examinateur         M. Thierry MARCELLI Université de Corse
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

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