Thermodynamique, Ondes, Numérique, Interfaces, Combustion

Effets thermiques dans les systèmes en rotation

Ondes et interfaces immergées

Modélisation des écoulements multiphasiques réactifs

Modélisation et simulation de la propagation des feux de forêts

Thermodynamique des mélanges

Présentation

L’équipe TONIC (Thermodynamique, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion) développe une activité de modélisation de phénomènes fortement multi-échelles. Elle couvre notamment les écoulements multiphasiques et/ou réactifs, depuis l’échelle de l’injecteur isolé (quelques mm) à l’échelle du feu de forêt pleinement développé (plusieurs hectares). 
Des méthodes numériques adaptées sont développées en parallèle, notamment pour l’imagerie des sols (détection de nappes par analyse acoustique), ou encore pour la modélisation des transferts radiatifs.

En parallèle à ces développements à caractère très multi-échelle, des travaux analytiques sont menés en appui à la construction de modèles. Un important effort de recherche est accordé à la modélisation de la thermodynamique des mélanges multiphasiques (calculs d’équilibre thermochimique, fermetures thermodynamiques complexes), ou encore au développement de modèles cinétiques réduits pour la combustion.

Responsable

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Annuaire personnel permanent

  • Chargé de Recherche CNRS
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  • Professeur Centrale Marseille
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  • Professeur émérite AMU
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  • Maître de Conférences AMU
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  • Professeur des Universités AMU
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  • Professeur émérite AMU
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  • Chargée de Recherche CNRS - HDR
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  • Directeur de Recherche CNRS
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  • Chargée de Recherche CNRS
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  • Maître de Conférences AMU - HDR
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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

  • Post Doctorant
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  • Doctorant
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  • Doctorant AMU
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  • Doctorant AMU - BTU
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  • Post Doctorant
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  • Post Doctorant
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Dernières publications de l'équipe

  • 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...
  • Xi Deng, Pierre Boivin, Feng Xiao. A new formulation for two-wave Riemann solver accurate at contact interfaces. Physics of Fluids, American Institute of Physics, 2019, 31 (4), pp.046102. ⟨10.1063/1.5083888⟩. ⟨hal-02100764⟩ Plus de détails...
  • Pierre Haldenwang, Braulio Bernales, Pierrette Guichardon, Nelson Ibaseta. Simple Theoretical Results on Reversible Fouling in Cross-Flow Membrane Filtration. Membranes, MDPI, 2019, Application of Membrane Filtration in Industrial Processes, and in the Treatment of Water and Industrial Wastewater), 9 (4), pp.48. ⟨10.3390/membranes9040048⟩. ⟨hal-02109009⟩ Plus de détails...
  • Pierre Boivin, M.A. Cannac, O. Le Metayer. A thermodynamic closure for the simulation of multiphase reactive flows. International Journal of Thermal Sciences, Elsevier, 2019, 137, pp.640-649. ⟨hal-01981954⟩ Plus de détails...
  • Colette Nicoli, Pierre Haldenwang, Bruno Denet. Premixed flame dynamics in presence of mist. Combustion Science and Technology, Taylor & Francis, 2019, 191 (2), pp.197-207. ⟨10.1080/00102202.2018.1453728⟩. ⟨hal-01820207⟩ Plus de détails...
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Dernières rencontres scientifiques

Soutenances de thèses et HDR

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
28 Mai 2015 - "Formes d'une vésicule en géométrie confinée" / Soutenance de thèse: Roberto TROZZO
Doctorant: Roberto TROZZO

Directeurs de thèse: Marc  JAEGER

Date de soutenance: le jeudi 28 mai à 14 heures, dans l'amphi 3A de l'Ecole Centrale

Résumé: Les vésicules sont des gouttes de rayon de quelques dizaines de micromètres, limitées par une membrane lipidique imperméable d'environ 4 nm d'épaisseur, et immergées dans un fluide visqueux externe. Les propriétés spécifiques de la membrane de la vésicule rendent le système très déformable et très contraint dans le même temps. Les vésicules représentent également un modèle simplifié intéressant pour les globules rouges, car ils partagent aussi certains comportements mécaniques similaires. Mon étude s’intéresse à la modélisation d'une vésicule soumise à des contraintes externes d'origine hydrodynamique, dans le régime Stokes et dans des domaines confinés. À partir d'un modèle BEM déjà existant pour des fluides infinis, des méthodes numériques originales sont développés pour faire face au calcul des interactions entre la membrane de la vésicule et les frontières solides. Une attention particulière est accordée à la situation d'une vésicule qui sédimente vers un mur horizontal et une vésicule soumise à un écoulement de Poiseuille dans un capillaire étroit.


Abstract: Vesicles are drops of radius of a few tens micrometers, bounded by an impermeable lipid membrane of approximately 4 nm thickness, and embedded in an external viscous fluid. The specific properties of the vesicle membrane make the system very deformable and very constrained at the same time. Vesicles represent also an interesting simplified model for red blood cells, since they also share some similar mechanical behaviours. My study deals with the modeling of a vesicle subjected to external stresses of hydrodynamical origin, in the Stokes regime and in confined domains. Starting from an existing BEM model for free space flows, original numerical methods are developed to deal with the computation of interactions between the vesicle membrane and solid boundaries. A particular attention is paid to the situation of a vesicle sedimenting towards a planar wall and a vesicle submitted to a Poiseuille flow in a narrow capillary.

Jury:
M.   Patrick  BONTOUX - M2P2 - AMU
M.  Marc  JAEGER - M2P2 - Centrale Marseille (Directeur de thèse)
M.  Marcel   LACROIX - Université de Sherbrooke (Rapporteur)
M.  Simon  MENDEZ - I3M - Université de Montpellier
M.  Thomas   PODGORSKI - Liphy - Université Joseph Fourier (Rapporteur)
M.  Pierre   SAGAUT - M2P2 - AMU