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

Thermodynamique, Ondes Numérique, Interfaces, Combustion
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

  • Chargé de Recherche CNRS - HDR
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
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Annuaire personnel permanent

  • Chargé de Recherche CNRS - HDR
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
  • Professeur Centrale Marseille
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
  • Maître de Conférences AMU
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  • Professeur des Universités AMU
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  • Professeur émérite AMU
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
  • Directeur de Recherche CNRS
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  • Chargée de Recherche CNRS
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
  • Maître de Conférences AMU - HDR
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
  • Ingénieur de Recherche CDI de mission
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

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Dernières publications de l'équipe

  • 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...
  • Alejandro Millán-Merino, Said Taileb, Pierre Boivin. A new method for systematic 1-step chemistry reduction applied to hydrocarbon combustion. Proceedings of the Combustion Institute, 2022, ⟨10.1016/j.proci.2022.08.052⟩. ⟨hal-03825847⟩ Plus de détails...
  • Adil Mouahid, Pierre Boivin, Suzanne Diaw, Elisabeth Badens. Widom and extrema lines as criteria for optimizing operating conditions in supercritical processes. Journal of Supercritical Fluids, 2022, 186, pp.105587. ⟨10.1016/j.supflu.2022.105587⟩. ⟨hal-03797377⟩ Plus de détails...
  • Mostafa Taha, Song Zhao, Aymeric Lamorlette, Jean-Louis Consalvi, Pierre Boivin. Lattice-Boltzmann modeling of buoyancy-driven turbulent flows. Physics of Fluids, 2022, ⟨10.1063/5.0088409⟩. ⟨hal-03661928⟩ Plus de détails...
  • Guanxiong Wang, Song Zhao, Pierre Boivin, Eric Serre, Pierre Sagaut. A new hybrid lattice-Boltzmann method for thermal flow simulations in low-Mach number approximation. Physics of Fluids, 2022, 34 (4), pp.046114. ⟨10.1063/5.0091517⟩. ⟨hal-03796386⟩ Plus de détails...
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Dernières rencontres scientifiques

Soutenances de thèses et HDR

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
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