Mécanique des Fluides Numérique

EFFECTIF

S. Amiroudine, E. Arquis, M. Azaiez, C. Le Bot, J.P. Caltagirone, M. Coquerelle, A. Erriguible, S. Glockner (responsable), D. Lacanette, A. Lemoine, P. Lubin, T. Milcent et une dizaine de doctorants / post-doct.

 

THÉMATIQUES

Un des objectifs de l'équipe est d’aborder la mécanique des fluides exclusivement par la voie numérique sur des projets allant de la modélisation aux méthodes numériques jusqu’aux simulations massivement parallèles. Trois champs applicatifs sont abordés :

  • écoulements environnementaux : description des structures tourbillonnaires présentes sous les vagues déferlantes ; modélisation de l’atténuation de la houle par la pluie ; simulation de la propagation des mascarets ; interaction fluide / structures élastiques pour l’atténuation des vagues. Modélisation et simulation du micro climat dans les grottes ornées et enjeux de la conservation.

  • écoulements de fluides supercritiques : modélisation et simulation des écoulements supercritiques et proches de leur point critique. Applications aux problèmes de fluides critiques sous vibration à gravité variable, et à la simulation de synthèse de matériaux en milieu supercritique.

  • matériaux et énergie : simulation des interactions fluide/thermique/chimie pour contrôler les paramètres de procédé de mise en forme de matériaux composites ; conception de  matériaux virtuels basés sur des matériaux à changement de phase.

Ils reposent sur le développement d'outils et de méthodes numériques propres (Opens external link in new windowcode Notus). La synergie entre les thématiques, les chercheurs, les outils et les moyens matériels (un supercalculateur de 432 processeurs renouvelé en 2013) est forte, dans le but de répondre à des enjeux de mécanique des fluides, complexes et actuels.

 

Structures turbulentes aérées du déferlement des vagues, matériau poreux à changement de phase, injection d'acétone dans du CO2 supercritique.

 

 

Deux autres thématiques sont aussi abordées :

 

  • la réduction de modèles : recherche d'algorithmes de tensorisation pour la réduction de données multiparamètres avec applications aux problèmes de caractérisation et d'optimisation.

  • l'analyse de stabilité d'écoulements diphasiques : elle est utilisée sur des problèmes d'efficacité de mélange de fluides miscibles par les instabilités de Faraday et sur des écoulements diphasiques électro-osmotiques.

 

 

QUELQUES PROJETS DEPUIS 2011

 

Projet Région Aquitaine dans le cadre du Réseau de Recherche Littorale Aquitain « AECEG : Approche de l'Évolution Contemporaine de l'Estuaire de la Gironde sous modifications des forçages hydroclimatiques et des contraintes anthropiques » - laboratoire partenaire (coordination EPOC – Université Bordeaux 1) - co-porteur du second volet : « Les mascarets d’Aquitaine : conditions d’existence, processus et impacts » - (2009 – 2012) : rrla.epoc.u-bordeaux1.fr.

Projet ANR « MASCARET - Etude hydro-sédimentaire des mascarets par mesures in situ, études physiques de laboratoires et simulations numériques » - laboratoire coordinateur - (2010-2014) : mascaret.enscbp.fr.

Projet ANR « MODEMI – Modélisation et simulation multi-échelle des interfaces » - laboratoire partenaire (coordinateur: Institut Jean Le Rond D’Alembert – UPMC) - (2012 – 2016).

Projet Région Aquitaine « CIME calcul intensif pour les matériaux et l'environnement » - laboratoire porteur (2012-2015).

Projet AAP Bordeaux 1 « Etude hydro-sédimentaire des mascarets par mesures in situ, études physiques en laboratoires et simulations numériques » - laboratoire coordinateur - (2013).

Projet Labex CPU « Ocean surface waves attenuation by falling rain: Modelling, Numerical Simulations and Laboratory data analysis », laboratoire coordinateur (2013).

Projet PRACE de dotations d’heures de calcul « MAPAW - Massively Parallel Navier-Stokes Solver for Breaking Waves », Sixth Regular Call RA1229 (13 millions d’heures de calcul en 2013).

 

 

Projet annuel 2011-2017 GdR CNES-CNRS « Instabilités de Faraday dans les fluides binaires » et « Instabilités thermo-vibrationnelles dans les fluides critiques ».

7ème PCRD Marie Curie Int. Research Staff Exchange (laboratoire partenaire, coordinateur: F. Zoueshtiagh de l’IEMN Lille) (2011-2015).

Projet NSF PIRE (« Partnership for International Research and Education ») dont le but est de créer des échanges d’étudiants Master, thèse et Post-doc entre 3 pays (USA, France et Japon) (2011-14). Laboratoire partenaire, coordinateur: R .Narayanan (USA).

Topical Team “Liquid interfaces subjected to oscillations” 5k€/an pendant 4 ans, European Space Agency (ESA) (2012-2016)

Projet Région (2013-2017) “Instabilités de Faraday dans les fluides binaires”

 

SÉLECTION DE PUBLICATIONS DEPUIS 2011

E. Ahusborde, S. Glockner, A 2D block-structured mesh partitioner for accurate flow simulations on non-rectangular geometries, Computers & Fluids, vol. 43, no. 1, pp. 2-13, 2011.

W.G. Alshaer, S.A. Nada, M.A. Rady, C. Le Bot, E. Palomo Del Barrio. Numerical investigations of using carbon foam/PCM/Nano carbon tubes composites in thermal management of electronic equipment. Energy Conversion and Management, Vol. 89, 2014, Pages 873-884.

Amiroudine, S., Caltagirone, J.-P., Erriguible, A. A Lagrangian-Eulerian compressible model for the trans-critical path of near-critical fluids, International Journal of Multiphase Flow, 59, pp. 15-23, 2014.

Ph. Angot, J-P. Caltagirone, and P. Fabrie. A kinematic vector penalty-projection method for incompressible flow with variable density. C. R. Math. Acad. Sci. Paris, Elsevier Masson, Ser. I, (354) :1124–1131, 2016.

M. Azaïez, F. Ben Belgacem and T. Chacón Rebollo., Error Bounds for POD expansions of parameterized transient temperatures, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 305 pp501–515, 2016.

M. Azaïez, F. Jelassi, M. Mint Brahim and J. Shen., "Two Phases Stefan Problem with Smoothed Enthalpy". Communication in Mathematical Sciences, Vol. 14, No. 166, 2016.

M. Azaïez, F. Ben Belgacem and T. Chacón Rebollo., Recursive POD expansion for reaction-diffusion equation. Adv. Model. and Simul. in Eng. Sci. 3:3, 2016.

M. Azaïez, F. Ben Belgacem, Karhunen-Loève’s truncation error for bivariate functions, Comp. Methods in Applied Mech. and Engineering, V. 290, 15, Pages 57-72 June, 2015.

E. Ahusborde, M. Azaïez, F. Ben Belgacem, E. Palomo Del Barrio, Mercer’s spectral decomposition for the characterization of thermal parameters, Journal of Computational Physics, V. 294, Pages 1-19, 2015.

E. Baché, C. Le Bot, S. Fereres, E. Palomo. Off-eutectic binary salt finite volume method. Energy Procedia, Vol. 49, 2014, Pages 715-724.

S. Bordère and J-P. Caltagirone. A multi-physics and multi-time scale approach for modeling fuid-solid interaction and heat transfer. Comput. and Struc., 164 :38–52, 2016.

C. Le Bot, G. Bouchet. Thermal mixed convection past a sphere in an assisting flow. International Journal of Thermal Sciences, Vol 65, 2013, Pages 170-177.

C. Le Bot, S. Vincent, E. Meillot, F. Sarret, J-P. Caltagirone, L. Bianchi. Numerical simulation of several impacting ceramic droplets with liquid/solid phase change. Surface and Coatings Technology, Vol 268, 2015, Pages 272-277.

A. Brodard, D. Lacanette, P. Guibert, F. Lévêque, A. Burens, L. Carozza, Experimental fires to approach temperature, duration and energy of archaeological fires: example of hearths from the cave of Les Fraux (Dordogne, France), Archaeological and Anthropological Science, published online in Springer, 21/05/2015.

J-P. Caltagirone and S. Vincent. A Kinematics Scalar Projection Method (KSP) for Incompressible Flows with Variable Density. Open Journal of Fluid Dynamics, 5 :171–182, 2015.

Coquerelle, M., Glockner, S. , A fourth-order accurate curvature computation in a level set framework for two-phase flows subjected to surface tension forces, Journal of Computational Physics, 305, pp. 838-876, 2015.

E. A. Demekhin, S. Amiroudine, G. S. Ganchenko, and N. Yu. Khasmatulina, Thermo-electroconvection near charge selective surfaces, Phys. Rev. E, 91 (6), 063006, 2015.

S. V. Diwakar, F. Zoueshtiagh, S. Amiroudine and R. Narayanan, The Faraday instability in miscible fluid systems, Phys. of Fluids, 27, 084111, 2015.

B. Durand-Estebe, C. Le Bot, E. Arquis, J-N Manços. Data center optimization using PID regulation in CFD simulations. Energy and Buildings, Vol. 66, 2013, Pages 154-164.

B. Durand-Estebe, C. Le Bot, J.N. Manços, E. Arquis. Simulation of a temperature adaptive control strategy for an IWSE economizer in a data center. Applied Energy, Vol. 134, 2014, Pages 45-56.

Erriguible, A., Vincent, S., Subra-Paternault, P. Numerical investigations of liquid jet breakup in pressurized carbon dioxide: Conditions of two-phase flow in Supercritical Antisolvent Process, Journal of Supercritical Fluids, 63, pp. 16-24, 2012.

Erriguible, A., Fadli, T., Subra-Paternault, P. A complete 3D simulation of a crystallization process induced by supercritical CO2 to predict particle size, Computers and Chemical Engineering, 52, pp. 1-9, 2013.

F. Jelassi, Azaïez M., E. Palomo Del Barrio, A substructuring method for phase change modelling in hybrid media Computers & Fluids 88 pp81-92, 2013.

S.Ganguli, S.Amiroudine, Numerical modeling of coupled heat and momentum transfer in a porous medium saturated by a supercritical fluid, Computers&Fluids, 84: 46-55 (2013).

G. Gandikota, S. Amiroudine, D. Chatain, T. Lyubimova, and D. Beysens, Rayleigh and parametric thermo-vibrational instabilities in supercritical fluids under weightlessness, Phys. of Fluids, 25, 064103 (2013).

Guillaument, R., Erriguible, A., Aymonier, C., Marre, S., Subra-Paternault, P. Numerical simulation of dripping and jetting in supercritical fluids/liquid micro coflows, Journal of Supercritical Fluids, 81, pp. 15-22, 2013.

R. Guillaument, S. Vincent, and J.-P. Caltagirone. An original algorithm for vof based method to handle wetting effect in multiphase flow simulation. Mechanics Research Communications, 63 :26–32, 2015.

D. Lacanette, D. Large, C. Ferrier, N. Aujoulat, F. Bastian, A. Denis, V. Jurado, B. Kervazo, S. Konik, R. Lastennet, P. Malaurent, C. Saiz-Jimenez, A laboratory cave for the study of wall degradation in rock art caves: An implementation in the Vézère area, Journal of Archaeological Science, 40, 894-903, 2013.

D. Lacanette, P. Malaurent, Prévision climatique dans la grotte de Lascaux, Karstologia, 63, 49-57, 2014.

D. Lacanette, P. Malaurent, Synthèse du suivi climatique de la grotte de Font-de-Gaume depuis 1968 et analyse de l’impact des visites sur la cavité, PALEO numéro hors série en hommage à Norbert Aujoulat, 171-192, 2016.

A. Lemoine, S. Glockner, J. Breil, Moment-of-Fluid Analytic Reconstruction on 2D Cartesian Grids, Journal of Computational Physics 328, pp.131–139, 2017.

P. Lubin, S. Glockner, Numerical simulations of three-dimensional plunging breaking waves: generation and evolution of aerated vortex filaments, Journal of Fluid Mechanics, Volume 767, pp 364- 393, 2015.

Pierre Lubin, Stéphane Glockner, Olivier Kimmoun, Hubert Branger, Numerical study of the hydrodynamics of regular waves breaking over a sloping beach , European Journal of Mechanics B-fluids, vol. 30, no. 6, pp. 552-564, 2011.

A. Navarkar, S. Amiroudine, E.A. Demekhin, On two-liquid AC electroosmotic system for thin films, Electrophoresis, 37, 727–735, 2016.

Neurhor, C., Erriguible, A., Laugier, S., Subra-Paternault, P. Challenge of the supercritical antisolvent technique SAS to prepare cocrystal-pure powders of naproxen-nicotinamide, Chemical Engineering Journal, 303, pp. 238-251, 2016.

Xavier Nicolas, Marc Medale, Stéphane Glockner, Stéphane Gounand, Benchmark Solution for a Three-Dimensional Mixed-Convection Flow, Part 1: Reference Solutions, Numerical Heat Transfer Part B-fundamentals, vol. 60, no. 5, pp. 325-345, 2011.

A. Poux, S. Glockner, M. Azaiez, Improvements on open and traction boundary conditions for Navier–Stokes time-splitting methods, Journal of Computational Physics, 230, pp4011–4027, 2011.