Transcript Saint Cyr L`Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
Institut Jean Le Rond d’Alembert Equipe Fluides Réactifs et Turbulence
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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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LES AXES DE RECHERCHES
Démarche
• De la recherche fondamentale à la recherche à vocation applicative • Triptyque théorie-expérience-simulation • Forte valorisation académique et contractuelle européens (secteurs transports & énergie) • Démarche volontariste d’insertion dans les réseaux nationaux et
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
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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) 12
Rang A/B = 28%
C (CNRS)
D. Fuster, D. Lucor (CR1 HDR) 2
HDR 71% 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
1 er Janvier 2008 1 er Janvier 2013
MDC PR 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
MDC (-1) PR (-1) 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
CR
C
(CNRS)
D. Lucor H. Miton
CR
C
(CNRS) D. Fuster
D. Lucor
(HDR) Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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LES FORCES VIVES REPARTITIONS
Combustion alternative, Dépollution
Druault*
Vallet
Méthodes expérimentales Turbulence Interactions
Da Costa Legros Guibert Fuster # Sagaut* Krawczynski Belme
Chassaing*
Chibarro Gérolymos Gomez Lucor #
Méthodes Numériques
Aéroacoustique* Biomécanique #
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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)
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LES CHIFFRES CLES Valorisation
• Plus d’une trentaine de conventions notifiées (hors allocations) • Montant total notifié: 3900 k€ ( 975 k€/an)
ANR
35%
CEE
45% 15% 10%
Pole de compé vité Autres (CIFRE, contrats de collabora ons,etc.)
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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:
A nimation 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)
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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
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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)
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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Coopérations
Univ. Modene UC Davis EDF CSIC Renault GDFSUEZ Airbus EADS CEA FCIH CORIA ONERA MPIA LRS PAN IFREMER PSA FRT LMFA Alstom Univ. Twente CNES JLL MISES CNAM IFPEN MIT CERFACS IST Lisbonne Continental Dassault-Aviation Pol. Milan AGH Cracovie Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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
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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 Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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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)
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Merci pour votre attention
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / production de particules de suie
Enjeux : performance énergétique / sécurité réchauffement climatique santé publique Verrous : domaine multidisciplinaire au coeur des efforts dans les domaines de la simulation numérique et des diagnostics optiques Stratégie de développement à l’Institut : complément aux projets existants (carburants alternatifs) stratégies innovantes de contrôle
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / production de particules de suie
Combustion alternative, Dépollution
Druault*
Vallet
Méthodes expérimentales Turbulence Interactions
Da Costa Legros Guibert Fuster # Sagaut* Krawczynski Belme
Chassaing*
Chibarro Gérolymos Gomez Lucor #
Méthodes Numériques Saint Cyr L’Ecole Visite comité AERES 9 Janvier 2013
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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 (ONERA/DEFA), C. Morin (Univ. Valenciennes), D. Gaffie 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 Interactions écoulements réactifs / 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.
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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 Interactions écoulements réactifs / production de particules de suie
Projet : caractérisation expérimentale et numérique de la production de suie par les carburants alternatifs t 0 t 0 + 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% O 2 + 45% CO 2 .
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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% O 2 + 45% CO 2 . (Kashif et al., Optics Express 20, p.28742–28751, 2012)
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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) 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 Réactivité des particules de suie émises par les carburants alternatifs (thèse de Q. Wang)
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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 ( 1 k€ ) UPMC (bourse doctorale)
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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.
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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.)
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / production de particules de suie
Projet : Stratégie de contrôle multiphysique de la combustion Localisation des flammes dans un repère (Gr,Re T ) (Re F =33). Les symboles bleus, noirs et rouges représentent les teneurs X O2 =0.30, 0.55, et 0.75, respectivement. Les symboles pleins indiquent les flammes instables.
(Legros et al., Proc. Combust. Inst. 33, p.1095-1103, 2011.)
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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’Agnes Jocher - co-tutelle UPMC/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 (X O2 =0,5 ; X N2 =0,5 ; Q V,éthylène =36 L/min ; Q v,oxydant =230 L/min) : (a) sans champ magnétique ; (b)
grad
(
B
2 ) = - 5,1 T 2 /m
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PROBLEMATIQUE Interactions écoulements réactifs / 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’Agnes Jocher - co-tutelle UPMC/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)
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