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Equipe F luide R éactifs et T urbulence

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Equipe F luide R éactifs et T urbulence - PowerPoint PPT Presentation


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Equipe F luide R éactifs et T urbulence. Institut Jean Le Rond d’Alembert Université Pierre et Marie Curie UMR CNRS 7190 Comité d’évaluation AERES, 8-9 Janvier 2013. Responsables (depuis Mars 2012) : Patrick DA COSTA, PR Didier LUCOR, CR1.

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Presentation Transcript
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Equipe Fluide Réactifs et Turbulence

Institut Jean Le Rond d’Alembert

Université Pierre et Marie Curie

UMR CNRS 7190

Comité d’évaluation AERES, 8-9 Janvier 2013

Responsables (depuis Mars 2012) : Patrick DA COSTA, PR

Didier LUCOR, CR1

slide2

LES AXES DE RECHERCHES

Démarche

• De la recherche fondamentale à la recherche à vocation applicative

• Triptyque théorie-expérience-simulation

• Forte valorisation académique et contractuelle

(secteurs transports & énergie)

• Démarche volontariste d’insertion dans les réseaux nationaux et

européens

Organisation autour de 4 thèmes

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques stochastiques et déterministes,

quantification des incertitudes, optimisation et contrôle

slide3

LES AXES DE RECHERCHES

Site de Paris : 10 personnes

Organisation autour de 4 thèmes

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques stochastiques et déterministes,

quantification des incertitudes, optimisation et contrôle

slide4

LES AXES DE RECHERCHES

Site de St Cyr l’Ecole : 4 personnes

Organisation autour de 4 thèmes

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques stochastiques et déterministes,

quantification des incertitudes, optimisation et contrôle

slide5

LES FORCES VIVES

Chercheurs / Enseignants Chercheurs

EC (UPMC)

A. Belme, JC Chassaing (HDR), S. Chibarro, P. Da Costa (Pr) , P. Druault (HDR), T. Gomez (HDR), G. Gerolymos (Pr), Ph. Guibert (Pr), J.F. Krawczynski, G. Legros (HDR), P. Sagaut (Pr), I.Vallet (HDR)

C (CNRS)

D. Fuster, D. Lucor (CR1 HDR)

Rang A/B

=

28%

HDR

71%

12

2

Support technique

Personnel technique de saint-cyr

Support administratif

E. Mignon

Doctorants

15 thésards, 6 post-doctorants, (24 thèses soutenues)

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LES FORCES VIVES EFFECTIFS

1er Janvier 2008

EC

JC Chassaing

C. David

G. Dayma

P. Druault(HDR)

Th. Gomez

G. Legros

L. Le Moyne(HDR)*

C. Morin*

I.Vallet(HDR)

S. Cavadias*

G. Gerolymos

Ph. Guibert

P. Rochelle

P. Sagaut

C (CNRS)

D. Lucor

H. Miton

1er Janvier 2013

EC

A. Belme

JC Chassaing(HDR)

S. Chibarro

P. Druault(HDR)

Th. Gomez (HDR)

JF. Krawczynski

G. Legros (HDR)

I.Vallet(HDR)

P. Da Costa

G. Gerolymos

Ph. Guibert

P. Sagaut

C (CNRS)

D. Fuster

D. Lucor (HDR)

MDC

MDC

(-1)

PR

  • PR
  • (-1)

CR

CR

slide7

LES FORCES VIVES REPARTITIONS

Combustion alternative,

Dépollution

Druault*

Vallet

Méthodes expérimentales

Krawczynski

Da Costa

Legros

Guibert

Méthodes

Numériques

  • Fuster#
  • Sagaut*

Belme

Chassaing*

Chibarro

Gérolymos

Gomez

Lucor#

Turbulence

Interactions

Aéroacoustique*(AVEC MPIA)

Biomécanique#(AVEC FCIH / MISES / MPIA)

slide8

LES CHIFFRES CLES Valorisation

• Articles journaux internationaux (base ISI Web)

– Total: 157 articles

– ≈ 2,3 articles/permanent/an (5.2 ETP pour 2012)

– Tous les permanents (au 01/01/13) sont publiants

• 121 conférences (117 internationales) avec actes dont 19 invitées

• 20 livres ou chapitres d’ouvrage

• 2 brevets

• Organisation de 4 conférences (3 internationales)

slide9

LES CHIFFRES CLES Valorisation

• Plus d’une trentaine de conventions notifiées (hors allocations)

• Montant total notifié: 3900 k€ (975 k€/an)

slide10

RESPONSABILITES LOCALES ET NATIONALES

• Niveau L:

Direction adjointe études Licence Méca(J.C. Chassaing)

Direction d’une Lpro (GMPE) (P. Da Costa)

Gestion plateforme TP St-Cyr, 500 étudiants/an (G. Legros, J.F.Krawczynski)

• Niveau M:

Animation d’une spécialité (EE: P. Guibert) et de 5 parcours M2, > 100 étudiants/an

(J.C. Chassaing, S. Chibarro, P. Da Costa, P. Guibert)

• Niveau D:

Commission thèses et HDR « Ingénierie » UPMC (P. Sagaut,  2012)

RESPONSABILITE DU SITE DE SAINT-CYR L’ECOLE (P. Guibert)

SECTION CNU 60 (G. Gerolymos)

CoNRS Section 10 (P. Sagaut,  2008)

UPMC: membre du CA (P. Sagaut 2012, D. Lucor 2012 )

directoire de la recherche (P. Sagaut, responsabilité Pôle 1)

directoire des formations (2012  P. Da Costa, D. Lucor)

directoire des RI (2012  P. Da Costa)

Enseignement

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LES AXES DE RECHERCHES

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques stochastiques et déterministes,

quantification des incertitudes, optimisation et contrôle

slide12

LES THEMES DE RECHERCHES

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

A- Modélisation de la turbulence (RANS, LES, …)

But: améliorer les modèles existants et étendre leur domaine d’utilisation (complexité géométrique et complexité physique)

B- Aérodynamique: analyse physique et contrôle

But: analyser et comprendre la physique de certains écoulements

turbulents en vue de leur manipulation/contrôle

C- Couplage fluide-structure

But: analyser et comprendre la physique couplée

D- Aéroacoustique(PRESENTATION TRANSVERSE / MPIA)

slide13

LES THEMES DE RECHERCHES

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

A- Combustion alternative

But: améliorer les modèles existants et étendre leur domaine d’utilisation (complexité géométrique et complexité physique)

B- Dépollution

But: analyser et comprendre la physique de certains écoulements

turbulents en vue de leur manipulation/contrôle

C- Turbulence

But: analyser et comprendre la physique couplée

D- Cinétique

Visite site Saint-Cyr

slide14

LES THEMES DE RECHERCHES

3. Méthodes expérimentales

A- Mesures optiques non intrusives : Fluorescence Induite par Laser

But: Mesurer au mieux des paramètres expérimentaux (conc. T, etc.) sans altération des autres phénomènes physiques, hydrodynamiques, chimiques etc.

B- Mesures au Banc Gaz Synthétique

But: Simuler à une échelle 1/10 à 1/1000 des procédés réels (dans notre cas surtout dédiés à la dépollution)

C- Mesures de vieillissement chimiques et thermiques de matériaux

But: Simuler au laboratoire des vieillissements de matériaux (dans notre cas surtout dédiés à la dépollution)

Visite site Saint-Cyr

slide15

LES THEMES DE RECHERCHES

4. Méthodes numériques…

A- Modélisation et propagation des incertitudes

But: obtenir des intervalles de confiance sur les prédictions numériques, estimer la pertinence des modèles, vérification et validation des prédictions débouchant sur une aide à la décision.

B- Méthodes « classiques » pour équations de Navier-Stokes (DF,VF, EF)

C- Méthodes de type Lattice Boltzmann

But développements de schémas numériques, conditions aux limites, méthodes (ALE, Chimere, retournement temporel, différentiation complexe, adjoint …) pour l’aérodynamique et l’aéroacoustique

D- Surfaces de réponse en vue de l’optimisation des systèmes et de la

certification des solutions numériques

slide16

Coopérations

Univ. Modene

UC Davis

CSIC

EDF

Renault

EADS

GDFSUEZ

CORIA

ONERA

PAN

Airbus

LRS

CEA

MPIA

FCIH

IFREMER

FRT

PSA

Alstom

LMFA

Univ. Twente

IFPEN

MISES

CNES

CNAM

JLL

IST Lisbonne

MIT

CERFACS

Continental

Dassault-Aviation

Pol. Milan

AGH Cracovie

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PROJET ET PERSPECTIVES

1- Consolidation de l’équipe

2- Développement des synergies nécessaires aux niveaux local/national pour conserver la maîtrise de l’ensemble de la chaîne « recherche amont - recherche appliquée » dans les thématiques développées

3- Devenir pour les tutelles un pilier du développement de leur actions sur nos domaines d’excellence

slide18

PROJET ET PERSPECTIVES

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques stochastiques et déterministes,

quantification des incertitudes, optimisation et contrôle

slide19

PROJET ET PERSPECTIVES

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion alternative, dépollution, turbulence et cinétique

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques stochastiques et déterministes,

quantification des incertitudes, optimisation et contrôle

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion, procédés de dépollution

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques

slide20

PRESENTATIONS FRT

1. Turbulence, interactions, aéroacoustique

2. Combustion, procédés de dépollution

3. Méthodes expérimentales et métrologie

4. Méthodes numériques

Volet Expérimental de l’équipe :

G. Legros (MDC HDR)

Volet Numérique de l’équipe :

D. Lucor (CR1 HDR)

slide22

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Enjeux: performance énergétique / sécurité

réchauffementclimatique

santé publique

Verrous :  domainemultidisciplinaire

 au coeur des efforts dansles domainesde la simulation numériqueet des diagnostics optiques

Stratégie de développementàl’Institut:

 complémentaux projetsexistants(carburantsalternatifs)

 stratégiesinnovantes de contrôle

slide23

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Combustion alternative,

Dépollution

Druault*

Vallet

Méthodes expérimentales

Krawczynski

Da Costa

Legros

Guibert

Méthodes

Numériques

  • Fuster#
  • Sagaut*

Belme

Chassaing*

Chibarro

Gérolymos

Gomez

Lucor#

Turbulence

Interactions

slide24

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: caractérisation expérimentale et numérique de la

production de suie par les carburants alternatifs

Interactions:  P. Da Costa, P. Guibert, G. Legros

 C. Morin (Univ. Valenciennes), D. Gaffie (ONERA/DEFA), G. Dayma (Univ. Orléans)

 K. Daun (Univ. Waterloo), M. Thomson (Univ. Toronto)

Financements : Institut (20 k€)

 contrat ONERA (30 k€)

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PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: caractérisation expérimentale et numérique de la

production de suie par les carburants alternatifs

Dispositif expérimental mis en place à l’Institut:

brûleur de Santoro, alimenté par un écoulement combustible contenant des vapeurs de carburant liquide.

slide26

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: caractérisation expérimentale et numérique de la

production de suie par les carburants alternatifs

Dispositif optique mis en place autour du brûleur de l’Institut:

Méthode d’absorption/émission à deux longueurs d’onde pour la cartographie en température et fraction volumique de suie au sein de la flamme

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PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: caractérisation expérimentale et numérique de la

production de suie par les carburants alternatifs

t0 t0 + 40 ms

suivi temporel par visualisation rapide (500 fps) du phénomène de flickering apparaissant spontanément pour une flamme d’éthylène brûlant dans un écoulement oxydant 55% O2 + 45% CO2.

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PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: caractérisation expérimentale et numérique de la

production de suie par les carburants alternatifs

Développement original: suivi temporel (70 fps) en fraction volumique de suie du phénomène de flickering apparaissant spontanément pour une flamme d’éthylène brûlant dans un écoulement oxydant 55% O2 + 45% CO2. (Kashif et al., Optics Express20, p.28742–28751, 2012)

slide29

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: caractérisation expérimentale et numérique de la

production de suie par les carburants alternatifs

Perspectives:  Quantification de la propension à la production de suie par les carburants alternatifs (thèse de M. Kashif)

 Réactivité des particules de suie émises par les carburants alternatifs (thèse de Q. Wang)

Cartographies en fraction volumique de suie (ppm) à débits air et combustible constants pour un écoulement de méthane ensemencé en vapeur de:

(a) PRF 10; (b) PRF 30; (c) PRF 60

slide30

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion

Interactions:  T. Gomez, G. Legros, P. Sagaut

 H. Pitsch (RWTH Aachen)

Financements : Institut (1k€)

 UPMC (bourse doctorale)

slide31

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion

Dispositif expérimental mis en place à l’Institut:

brûleur de Santoro placé au sein de l’électro-aimant et entouré du dispositif optique d’absorption/émission à 2 longueurs d’onde.

slide32

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion

Développement original: déclenchement par effet magnétique de l’instabilité de flickering sur le brûleur de l’institut. (Legros et al., Proc. Combust. Inst.33, p.1095-1103, 2011.)

slide33

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion

Localisation des flammesdans un repère (Gr,ReT) (ReF=33). Les symboles bleus, noirs et rouges représentent les teneurs XO2=0.30, 0.55, et 0.75, respectivement. Les symbolespleinsindiquent les flammesinstables.

(Legros et al., Proc. Combust. Inst.33, p.1095-1103, 2011.)

slide34

PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion

Perspectives :  contrôle de la production de suie par forçage magnétique

(thèse d’AgnesJocher -co-tutelleUPMC/RWTH Aachen)

(a)

(b)

Profils de fraction volumique de suie à différentes hauteurs d’une flamme non-prémélangée d’éthylène brûlant dans un écoulement oxydant co-courant (XO2=0,5 ; XN2=0,5 ; QV,éthylène=36 L/min ; Qv,oxydant=230 L/min) :

(a) sans champ magnétique ; (b) grad(B2) = - 5,1 T2/m ez

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PROBLEMATIQUE

Interactionsécoulementsréactifs/ production de particules de suie

Projet: Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion

Perspectives :  contrôle de la production de suie par forçage magnétique

(thèse d’AgnesJocher -co-tutelleUPMC/RWTH Aachen)

Résultats numériques préliminaires:

comparaison entre champs de température sans et avec gradient de champ magnétique descendant, au sein d’une flamme non-prémélangée d’hydrogène brûlant dans un écoulement co-courant d’air.

(code: CIAO / H. Pitsch)