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

  • Thomas Cartier-Michaud, Philippe Ghendrih, Virginie Grandgirard, Eric Serre. Verification and accuracy check of simulations with PoPe and iPoPe. Journal of Computational Physics, 2023, 474, pp.111759. ⟨10.1016/j.jcp.2022.111759⟩. ⟨hal-03871954⟩ Plus de détails...
  • Revaz Chachanidze, Kaili Xie, Jinming Lyu, Marc Jaeger, Marc Leonetti. Breakups of Chitosan microcapsules in extensional flow. Journal of Colloid and Interface Science, 2023, 629, pp.445-454. ⟨10.1016/j.jcis.2022.08.169⟩. ⟨hal-03787637⟩ Plus de détails...
  • Shumet Sharew, Ludovic Montastruc, Abubeker Yimam, Stephane Negny, Jean-Henry Ferrasse. Alternative Energy Potential and Conversion Efficiency of Biomass into Target Biofuels: A Case Study in Ethiopian Sugar Industry- Wonji-Shoa. Biomass, 2022, 2 (4), pp.279-298. ⟨10.3390/biomass2040019⟩. ⟨hal-03936793⟩ Plus de détails...
  • Cristian Barca, Matteo Magari, Hélène Miche, Pierre Hennebert. Effect of different wastewater composition on kinetics, capacities, and mechanisms of phosphorus sorption by carbonated bauxite residue. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, 10 (6), pp.108922. ⟨10.1016/j.jece.2022.108922⟩. ⟨hal-03884024⟩ Plus de détails...
  • Said Taileb, Alejandro Millán-Merino, Song Zhao, Pierre Boivin. Lattice-Boltzmann modeling of lifted hydrogen jet flames: A new model for hazardous ignition prediction. Combustion and Flame, 2022, 245, pp.112317. ⟨10.1016/j.combustflame.2022.112317⟩. ⟨hal-03796395⟩ Plus de détails...
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Actualités scientifiques

30 janvier - Filière intensifiée de traitement d’effluents industriels : étude du couplage de procédés membranaires et d’oxydation en voie humide / Soutenance de thèse Emilie GOUT
Doctorante : Emilie GOUT

Date : lundi 30 janvier à 10h00 dans l’amphithéâtre du CEREGE (Technopôle Environnement Arbois - Méditerranée)

Résumé : Les procédés membranaires sont reconnus dans l’industrie pour réduire les volumes d’effluents et générer un perméat de très bonne qualité. Les concentrats générés, hautement concentrés en polluants organiques, pourraient être traités par oxydation en voie humide (OVH). La filière de traitement couplant procédés membranaires à l’échelle industrielle et OVH à l’échelle laboratoire est développée et étudiée dans cette thèse pour traiter six effluents stratégiques et envisager un rejet vers l’environnement. Quatre conditions opératoires pour l’OVH issues d’une campagne préliminaire utilisant un plan d’expériences sur les concentrats de lixiviats ont été utilisées pour cribler les performances de l’OVH sur les autres effluents. Le suivi des performances par analyse du COT, de la DCO et de la fluorimétrie s’est montré complémentaire car différents comportements entre les effluents ont été mis en évidence. Les meilleurs abattements (jusqu’à 98 et 99 % pour le COT et la DCO respectivement) sont généralement obtenus à la plus grande température, indépendamment de la pression totale, avec de plus grandes quantités dégradées pour les effluents à forte DCO. De plus, la période de chauffe avant l’injection de l’oxydant impacte cet abattement de la matière organique en fonction des effluents. Des hypothèses sur la dégradation de la matière organique lors de l’OVH ont pu être proposées par fluorimétrie. La filière de traitement couplant les procédés membranaires et l’OVH présente un fort potentiel car il a été montré qu’un rejet vers l’environnement est possible pour la plupart des effluents étudiés.

Jury
Caroline ANDRIANTSIFERANA         Rapporteuse
Maître de Conférences – Université Toulouse III
Catherine CHARCOSSET        Présidente du jury
Directrice de Recherches – Université Lyon 1
Sylvain DURÉCU         Examinateur
Docteur – Séché Environnement
Marc HÉRAN Rapporteur
Professeur des Universités – Université de Montpellier
Mathias MONNOT     Co-directeur de thèse
Maître de Conférences – Aix Marseille Université
Philippe MOULIN       Directeur de thèse
Professeur des Universités – Aix Marseille Université
Pierre VANLOOT        Invité
Maître de Conférences – Aix Marseille Université
16 janvier - Développement de la méthode de Lattice Boltzmann pour la simulation de l'aérodynamique interne des moteurs électriques / Soutenance de thèse Stéphane CAPITAINE-VAILLANT
Doctorant : Stéphane CAPITAINE-VAILLANT

Date : lundi 16 janvier à 13h30 ; Amphi 3 / Centrale Marseille

Résumé : L'électrification croissante du parc automobile fait apparaître de nouveaux verrous technologiques. Parmi eux, le refroidissement des moteurs électriques est étudié activement. Cet intérêt est induit par une forte demande de compacité et de puissance des moteurs électriques en vue de leur intégration dans un groupe moto-propulseur d’un véhicule. Les méthodes classiques de CFD basées sur la résolution des équations de Navier-Stokes, de par la complexité des écoulements étudiés (écoulements de Taylor-Couette turbulents avec une vitesse de rotation élevée), montrent leur limitation d'un point de vue du temps de calcul. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est d'étudier et de développer la méthode Lattice Boltzmann (LBM) dans le cas de l'aérodynamique interne des moteurs électriques, et plus particulièrement des échanges thermiques des zones fluides. Dans un premier temps, le contexte du sujet de thèse sera détaillé, avec notamment une description du refroidissement des moteurs électriques. Sera aussi présentée une étude bibliographique des écoulements de Taylor-Couette. Ensuite, une description de la LBM sera donnée. Les conditions limites, sujet non trivial pour cette méthode basée sur des variables mésoscopiques, sont abordées par la suite. Un état de l'art sur ce sujet permet de sélectionner les méthodes existantes les plus adaptées à la configuration étudiée. Les résultats des calculs lancés sur configurations académiques pour sonder la capacité de la LBM à simuler ces écoulements sont alors discutés et analysés. Pour finir, la dernière partie est consacrée à l'étude d'un cas industriel grâce à la méthodologie mise en place au préalable. 

Jury
Directeur de these M. Pierre SAGAUT Aix Marseille Université
Rapporteur M. Nicolas GOURDAIN ISAE-Supaero
Rapporteur M. Adrien TOUTANT Université de Perpignan
Examinateur Mme Lucie MERLIER Université Claude Bernard Lyon 1
Examinateur M. Nicolas GOURDAIN Université de Toulouse
Examinateur M. Julien FAVIER Aix Marseille Université
Co-encadrant de these M. Julien BOHBOT IFPEN

13 janvier - Forçage volumique basé sur une méthode de type reconstruction pour un modèle de fermeture algébrique hybride RANS/LES / Soutenance de thèse Jérémie JANIN
Doctorant : Jérémie JANIN

Date : le vendredi 13 janvier à 14h - amphi 2 Centrale Marseille

Résumé : La prédiction des écoulements turbulents présente un intérêt majeur dans de nombreuses situations, y compris pour les études de sécurité nucléaire. Pour en améliorer la prédiction, ce travail s’intéresse aux approches hybrides RANS/LES, combinant faible coût des simulations RANS et capacité prédictive de la LES. Pour un traitement efficace de la transition RANS/LES, une nouvelle méthode de forçage est proposée. Cette méthode enrichit la turbulence résolue, via de nouveaux termes dans les équations du mouvement filtré. Une vitesse synthétique est construite via superposition de modes de Fourier aléatoires. Elle est paramétrable pour respecter divers critères cibles. Une attention particulière est portée sur la conservation de l’énergie cinétique turbulente totale. La méthode est testée avec succès sur l’entretien
d’une turbulence homogène isotrope. Les potentialités de la méthode hybride avec forçage sont illustrées dans le cas du jet plan ainsi que l’écoulement au sein du local ventilé CARDAMOMETTE.

Jury
  • Lars Davidson (Rapporteur)
  • Rémi Manceau (Rapporteur)
  • Paola Cinnella (Présidente du Jury)
  • Benoït de Laage de Meux (Examinateur)
  • Fabien Duval (Encadrant)
  • Christophe Friess (Encadrant)
  • Pierre Sagaut (Directeur de thèse)
4 janvier - Étude numérique et expérimentale d’un jet de plasma intensifié / Soutenance de thèse Nicolas GODINAUD
Doctorant : Nicolas GODINAUD

Date : le mercredi 4 janvier 2023 à 14h dans l’amphithéâtre 3 de Centrale Marseille

Résumé : Ce travail est axé sur la découpe par torche au plasma. Ce procédé industriel permet de couper des plaques de métaux au moyen d’un arc électrique qui est transféré sur les pièces à séparer. Par le gaz injecté à fort débit, ces torches de découpe produisent des jets de plasma supersoniques sous-détendus qui atteignent des températures pouvant dépasser 30 kK. Les zones des pièces métalliques impactées par ces jets chauds entrent ainsi en fusion et les forces inertielles importantes conduisent à l’expulsion du métal liquide vers l’extérieur des pièces, créant alors des saignées de découpe. Les pressions de gaz injectées dans les torches de découpe plasma récentes étant de plus en plus élevées (jusqu’à plus de 10 atmosphères), il est important de caractériser au mieux les effets liés à l’aspect supersonique et aux ondes de choc sur les jets de découpe.

Dans le cadre de cette étude des jets de plasmas supersoniques, un nouveau solveur numérique permettant de capturer les ondes de choc avec précision est présenté. Le solveur développé est basé sur un schéma volumes finis de type Godunov, adapté à la simulation d’écoulements supersoniques. Les résultats numériques ainsi obtenus sont comparés à ceux déterminés à partir des solveurs présentés dans la littérature pour la modélisation des plasmas de découpe. Ces comparaisons sont d’abord un moyen de validation de l’outil développé, mais elles mettent également en avant une bien meilleure capacité du nouveau solveur à capturer les ondes de chocs présentes dans les jets de découpe pour des nombres de Mach élevés. Des mesures expérimentales sur une torche plasma ont également été effectuées au cours de ce travail. Celle-ci sont comparées aux résultats de simulations réalisées avec le nouveau solveur sur une configuration torche similaire. Outre l’apport de nouveaux éléments de validation du solveur, ces comparaisons entre résultats numériques et expérimentaux permettent aussi de mieux décrire la structure de l’écoulement à l’intérieur de la torche plasma.

Mots clés : Découpe plasma, Simulation numérique, Jets supersoniques, Solveurs de Riemann, Mesures expérimentales.

Jury
  •          Bénédicte CUENOT Rapporteur
  •          Laurent FULCHERI – Rapporteur
  •          Stéphane PELLERIN – Examinateur
  •          Arnaud MURA – Examinateur
  •          Pierre BOIVIN – Directeur de thèse
  •          Pierre FRETON – Co-directeur de thèse
  •          Jean-Jacques GONZALEZ – Co-encadrant de thèse
  •          Frédéric CAMY-PEYRET – Invité               


  • 13 décembre - Développement d’une unité hybride couplant la désulfuration des gaz d’échappement et le traitement des effluents aqueux pour la marine marchande / Soutenance de thèse Maryse DROUIN
    Doctorante : Maryse DROUIN

    Date : Mardi 13 décembre à 9h45 dans l’amphithéâtre du CEREGE (Technopole Environnement Arbois - Méditerranée)

    Résumé : Suite à la réduction des émissions de composés soufrés en pleine mer de 85 %, des unités de traitement de gaz d’échappement hybrides ont été installées sur les navires de commerce. Ces unités combinent le traitement du gaz par absorption et l’épuration des effluents liquides par filtration membranaire. La mise en place de ces procédés embarqués est récente (2020) et les contraintes d’opérabilités sont nombreuses notamment en ce qui concerne le fonctionnement des unités membranaires. Dans ce contexte, la thèse a pour principaux objectifs : (i) d’étudier le transfert de matière au travers des membranes (ii) d’optimiser les conditions opératoires et la gestion des procédés afin de (iii) fiabiliser le couplage des procédés en vue d’une utilisation continue. Pour cela, une caractérisation des différentes qualités d’eau à traiter obtenue après le lavage des gaz d’échappement a été réalisée. Puis le comportement et les performances des membranes multitubulaires, en carbure de silicium (SiC) et en oxyde de zircone (ZrO2), ont été étudiés à l’échelle semi-industrielle pour la filtration d’effluents réels. Les résultats obtenus ont permis pour chaque membrane de préconiser des paramètres de fonctionnement stable et de simplifier la gestion des unités embarquées. Les paramètres recommandés pour les membranes SiC, ont été validés en conditions réelles sur l’un des navires au cours de la navigation. Lors de cette étude, les résultats ont également mis en avant mettant une robustesse et une flexibilité de l’unité membranaire vis-à-vis du procédé global de désulfuration. Le traitement des eaux permet une navigation plus respectueuse de l’environnement avec la production d’un perméat exempt de matières en suspension et moins concentré en ions métalliques et en hydrocarbures. De plus, les paramètres préconisés ont permis une réduction de 70 % du volume de concentrat, dont le stockage est aujourd’hui la principale limitation à l’utilisation continue des unités en Closed Loop.

    Jury

    Claire FARGUES / Rapporteur  / Maitre de conférences : Université Paris Saclay
    Julie MENDRET / Rapporteur / Maitre de conférences : Université de Montpellier
    Emilie CARRETIER / Examinateur / Professeur des Universités : Aix Marseille Université
    Rémy GHIDOSSI  / Président du jury / Professeur des Universités : Université de Bordeaux
    Philippe MOULIN / Directeur de thèse / Professeur des Universités : Aix Marseille Université
    Samy NASSER / Invité / Senior Manager : CMAships pour le groupe CMA CGM