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

Projets en Cours

  • Un Projet dans le domaine de la fusion...

    Dans le cadre de l'appel "Emergence & Innovation Fusion", l'Initiative d'excellence d'Aix-Marseille Université (AMIDEX) vient de labelliser le projet KFC, Kinetic Fluid Computing, pour un montant de 500 keuros sur deux années. Ce projet piloté par notre laboratoire fédère quatre UMR de l'Université, le Mésocentre et le CEA IRFM autour d'un effort pour la modélisation des plasmas de fusion par confinement magnétique. L'objectif de ce projet est de soutenir nos efforts sur l'ensemble des couplages fluide/cinétique dans les codes de calcul de dernière génération développés entre AMU et le CEA pour la simulation de la turbulence plasma.

Publications

  • Philippe Meliga, E. Hachem. Time-accurate calculation and bifurcation analysis of the incompressible flow over a square cavity using variational multiscale modeling. Journal of Computational Physics, Elsevier, 2019, 376, pp.952-972. 〈hal-01946893〉 Plus de détails...
  • I. García-Casas, Christelle Crampon, A. Montes, C. Pereyra, E.J. Martínez de La Ossa, et al.. Supercritical CO2 impregnation of silica microparticles with quercetin. The Journal of Supercritical Fluids, 2019, 143, pp.157-161. 〈hal-01946903〉 Plus de détails...
  • Marcello Meldi, L. Djenidi, R. Antonia. Reynolds number effect on the velocity derivative flatness factor. Journal of Fluid Mechanics, Cambridge University Press (CUP), 2018, 856, pp.426-443. 〈hal-01947035〉 Plus de détails...
  • M.V. Johansson, F. Testa, I. Zaier, P. Perrier, P. Bonnet, et al.. Mass flow rate and permeability measurements in microporous media. Vacuum, Elsevier, 2018, 158, pp.75 - 85. 〈10.1016/j.vacuum.2018.09.030〉. 〈hal-01888007〉 Plus de détails...
  • Lucie Merlier, Jérome Jacob, Pierre Sagaut. Lattice-Boltzmann Large-Eddy Simulation of pollutant dispersion in street canyons including tree planting effects. Atmospheric Environment, Elsevier, 2018, 195, pp.89-103. 〈hal-01946898〉 Plus de détails...
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Seminaires & Conférences

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
28 novembre 2018 - Les réacteurs à biofilm pour la valorisation des eaux usées : Approche multi-échelle, intégrée pour l’optimisation des procédés / Soutenance de HDR Audrey SORIC
Dr. Audrey SORIC

Date de la soutenance : le 28 novembre 2018 à 10h - Amphi 3, Centrale Marseille 


Mots clés : Procédés propres; optimisation; réacteurs à biofilm 

Jury:
Claire Albasi,                                 LGC  (Directrice de recherche CNRS)
Olivier Boutin,                               M2P2 (Professeur AMU)
Florent Chazarenc,                       IRSTEA Lyon (Directeur de Recherche)
Frédéric Fotiadu,                          ISM2 (Professeur Centrale Marseille)
Marie-Thérèse Giudici-Orticoni, BIP (Directrice de Recherche CNRS)
Christian Larroche,                       Institut Pascal (Professeur Polytech Clermont-Ferrand)
Michaël Tatoulian,                         IRCP (Professeur Chimie-Paristech) 
26 novembre 2018 - Etude des mécanismes de cristallisation en milieu supercritique : Application à des principes actifs pharmaceutiques / Soutenance de thèse Sébastien CLERCQ
Doctorant : Sébastien CLERCQ

Date de la soutenance : Lundi 26 Novembre 2018 à 10h / Grand Amphithéâtre du CEREGE, site de l'Arbois

Résumé de la thèse
Ce manuscrit présente une étude du procédé Supercritique Anti-Solvant (SAS) en combinant un travail expérimental et une étude de modélisation moléculaire. En comparaison aux méthodes traditionnelles de cristallisation en solution, le procédé SAS permet une baisse significative des quantités de solvants utilisées, un meilleur contrôle des caractéristiques des poudres générées ainsi qu’une plus grande sélectivité polymorphique. De nombreuses études expérimentales ou de modélisation numérique ont permis une meilleure compréhension de ce procédé, mais certains aspects, liés aux mécanismes de cristallisation sous pression, demeurent moins discutés. Par une investigation de ces mécanismes, l’objectif de ce travail a été de développer et de valider des méthodes permettant un meilleur contrôle du faciès des poudres générées et de la forme du polymorphe. De ces caractéristiques dépendent certaines propriétés des cristaux, telles que leur cinétique de dissolution ou encore leur stabilité physique et chimique, particulièrement importante pour le domaine pharmaceutique.
Le travail expérimental a conduit à la recristallisation du sulfathiazole, un soluté polymorphe modèle permettant une étude cristallographique complète grâce à sa faculté de cristalliser sous cinq formes différentes. Il a été micronisé avec succès à partir de différents solvants organiques et pour différentes conditions opératoires. Deux formes ont majoritairement été obtenues. En utilisant l’acétone comme solvant, la forme I (la moins stable) est formée lorsque le débit de solution organique et la sursaturation globale sont élevés. La forme IV (plus stable que la forme I) est formée lorsque les conditions de mélange sont peu intenses, à savoir pour de faibles débits des deux phases et quelles que soient les conditions de sursaturation.
L’étude de modélisation moléculaire a eu pour objectif de prédire le faciès des cristaux en fonction de l’environnement de croissance. Dans un premier temps, les cristaux de sulfathiazole ont été modélisés in vacuo. Ensuite, la nature du milieu de cristallisation a été prise en compte grâce à des simulations d’adsorption des solvants sur les différentes faces du cristal. Il a ainsi été prédit une faible adsorption de l’acétonitrile et du CO2, n’engendrant aucune modification des caractéristiques des cristaux de sulfathiazole, une adsorption significative de l’acétone et du tétrahydrofurane sur certaines faces identifiées, modifiant le faciès des cristaux, et enfin, une adsorption très importante de l’acide acétique sur l’ensemble des faces. Ces résultats ont été validés par l’observation des cristaux obtenus expérimentalement. La cohérence entre les résultats de modélisation et les résultats expérimentaux montre la pertinence de cette approche novatrice pour les milieux supercritiques.

Jury:
Elisabeth BADENS Prof. Aix Marseille Université, M2P2         Directrice
Brice CALVIGNAC         MC         Université d’Anger, MINT         Rapporteur
Séverine CAMY         Prof. INP ENCIACET Toulouse         Rapporteur
Nadine CANDONI         Prof. Aix Marseille Université, CINaM         Examinatrice
Sylvaine LAFONT         Dr. Sanofi Sisteron         Examinatrice
Antoine LEYBROS Dr. CEA Marcoule, LPSD         Examinateur
Philip LLEWELLYN Prof. Aix Marseille Université, MADIREL Examinateur
Adil MOUAHID         MC         Aix Marseille Université, M2P2         Directeur
Gérard PEPE         DR Membre invité         Encadrant
19 novembre 2018 - Etude hydraulique et statistique d'écoulements métastables en faisceaux d'assemblage REP / Soutenance de thèse Florian MULLER
Doctorant : Florian MULLER

Date de la soutenance : lundi 19 Novembre 2018 à 10h00 /  INSTN Centre CEA Saclay D36, 91190 Saclay ; Grand amphithéâtre 

Résumé de la thèse
L’'analyse des écoulements au sein des faisceaux d’'assemblages combustibles constitue un volet important des études de sûreté des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). En effet, une mauvaise répartition thermique au sein de ces écoulements peut conduire à une crise d’'ébullition nuisible à la sûreté de fonctionnement du réacteur. De nombreuses études expérimentales ou basées sur la simulation numérique ont montré l’'existence de phénomènes de réorganisation de structures aux grandes échelles dans ces écoulements. 
Ce travail de thèse vise à progresser dans notre compréhension de ces phénomènes, tant pour mieux les caractériser que pour identifier leur origine, l’'objectif in fine étant de développer des modélisations aux petits échelles adaptées à ce type d’'écoulements. Un travail bibliographique a mis en évidence les difficultés rencontrées par les simulations numériques pour reproduire ces phénomènes, ainsi que de nombreux questionnements concernant leur caractère physique. Des simulations 3D fines ont été réalisées pour analyser l’'écoulement et ont permis d’'identifier deux mécanismes de réorganisation distincts pour les structures aux grandes échelles : un changement de signe de la vitesse transverse entre les crayons ou du tourbillon dans un sous-canal. Il est apparu qu'’il semblait pertinent d’'adopter l’'hypothèse de Taylor pour considérer que les grandes structures 3D évoluaient comme un écoulement 2D transporté. Un gros volet de la thèse a concerné la mise en œoeuvre d’'un code basé sur une méthode statistique pour un champ 2D dans le but de déterminer les états thermodynamiquement stables dans des géométries avec obstacles (représentatives des assemblages combustibles) via la résolution d’un problème variationnel. Des similarités intéressantes ont été obtenues entre les structures cohérentes en REP et les états stables dans une géométrie 2D simplifiée. Des simulations numériques 2D ont permis de plus d'’identifier deux bifurcations possibles pour l’'écoulement, qui présentent un parallèle avec les deux mécanismes de réorganisations observés dans les simulations 3D, et permettent ainsi de poser les bases d’'une explication physique du phénomène. Des premiers résultats de synthèse entre les approches 3D et 2D sont également proposés. 

Mots clés : CFD, Turbulence, Nucléaire, Ecoulements métastables

Jury:
Directeur de these Pierre SAGAUT                 Aix-Marseille Université / M2P2
Examinateur                 Jean-Camille CHASSAING Sorbonne Université
Examinateur                 Aziz HAMDOUNI                 Université de La Rochelle
Examinateur                 Elie HACHEM                 Ecole de Mines de Sofia-Antipolis
Examinateur                 Aurore NASO                 CNRS / Ecole Centrale Lyon - MFAE/LMFA
Examinateur                 Anne BURBEAU ​                CEA / Cesta
Rapporteur                 Thomas GOMEZ                 Université de Lille / Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille
Rapporteur                 Eric GONCALVES DA SILVA    ENSMA - INSIS (Institut des sciences de l'ingénierie et des systèmes) 
19 novembre 2018 - Simulations numériques du transport et du mélange de mucus bronchique par battement ciliaire métachronal / Soutenance de thèse Sylvain CHATEAU
Doctorant : Sylvain CHATEAU

Date de la soutenance : lundi 19 Novembre 2018 à 9h30 / amphithéâtre n°3 / Centrale Marseille

Résumé de la thèse
La clairance mucociliaire est un processus physico-chimique qui sert à transporter et éliminer le mucus bronchique. Pour cela, des milliers d'appendices de taille micrométrique, que l'on nomme cils, recouvrent l'épithélium respiratoire. Ces cils propulsent le mucus en suivant un motif périodique comprenant une phase de poussée où leur pointe peut pénétrer dans le mucus, et une phase de récupération où ils sont totalement immergés dans le fluide périciliaire. Un dysfonctionnement de ce processus peut engendrer de nombreux problèmes de santé. Il a été observé que les cils ne battent pas aléatoirement, mais synchronisent leurs battements avec leurs voisins, formant ainsi des ondes métachronales. Toutefois, du fait que les observations expérimentales sont extrêmement difficiles à réaliser, les propriétés de ces ondes restent mal connues. Dans cette thèse, nous utilisons la simulation numérique afin de reproduire un épithélium bronchique et étudier l'émergence, ainsi que les capacités de transports et de mélanges, de ces ondes. Dans un premier temps, nous considérons des tapis de cils battant initialement dans des étapes aléatoires de leur battement. Nous observons qu'une rétroaction purement hydrodynamique de la part des fluides sur les cils permets la synchronisation de ces derniers, et amène soit à l'émergence d'ondes métachronales antiplectiques, symplectiques, ou bien synchrones. Dans un second temps, nous analysons les capacités de transport et de mélange de ces trois types d'ondes. Les ondes antiplectiques se révèlent être les meilleures à transporter et mélanger les fluides, et les plus avantageuses d'un point de vue énergétique. Pour les trois types de coordination ciliaire, le mélange est chaotique. Il est puissant près de la région ciliée, et faible dans les régions éloignées. Dans un troisième temps, nous expliquons la meilleure efficacité des ondes antiplectiques sur les ondes synchrones et symplectiques par un phénomène d'aspiration-soufflage qui se produit au niveau de l'interface entre le mucus et le fluide périciliaire. Ce mécanisme permet à la pointe des cils battant en organisation antiplectique de pénétrer plus profondément dans le mucus durant la phase de poussée, et d'en être plus éloignés lors de la phase de récupération. La compétition entre ce phénomène, et l'effet de lubrification du mucus grâce au fluide périciliaire, est aussi étudiée aux travers de différents paramètres. Enfin, dans un dernier temps, les effets de l'asymétrie temporelle dans le battement des cils sont étudiés. Nous trouvons qu'une phase de poussée occupant environ 30 % de la période de battement, tel ce qui est observé dans la nature, correspond à un optimum énergétique dans le cas des ondes antiplectiques. 

Mots clés : Frontières Immergées, Clairance mucociliaire, Propulsion ciliaire, Ondes métachronales

Jury:
Directeur de these Julien FAVIER         Aix Marseille Université, Laboratoire M2P2
Rapporteur                 Franck NICOUD         Université de Montpellier
Rapporteur                 Philippe PONCET         Université de Pau et des Pays de l'Adour
Examinateur                 Benjamin MAUROY CNRS / Université de Nice
CoDirecteur de these Sébastien PONCET Université de Sherbrooke & Aix Marseille Université
CoDirecteur de these Umberto D'ORTONA CNRS / Aix Marseille Université, Laboratoire M2P2
Examinateur                 Annie VIALLAT         CNRS / Aix Marseille Université
Examinateur                 Stéphane MOREAU Université de Sherbrooke

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