Séminaires ayant au lieu à l' Institut PPRIME (Branche Fluides) en 2013


Mercredi 13 Novembre 2013

11 h 00 salle de réunion Thermique -- ISAE-ENSMA

Fabien THIESSET

Post-doctoral fellow

University of Newcastle, Australia

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Invité par Jacques Borée

Interactions between coherent motion and small scales. What can we learn from phase-averaged structure functions?

The abstract can be downloaded here.


Jeudi 26 Septembre 2013

10 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Germain ROUSSEAUX

Chargé de Recherche

Institut PPRIME

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Invité par Germain Rousseaux

Une Histoire de la Barre de Flot ("Mascaret") : de l'Antiquité au 20ème siècle

« C'est ainsi que les habitants des environs de Bordeaux sont spectateurs tranquilles, deux fois par jour, lorsque les eaux sont basses, d'un phénomène si particulier, sans que personne se soit avisé d'en rechercher la cause, ni de vouloir se donner la peine d'en communiquer les détails aux physiciens. »
                                                                                                                                                                                                    de Lagrave-Sorbie (1806)


Mardi 9 Juillet 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment CEAT

Luc PASTUR

Maitre de conférences

LIMSI

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Invité par Bernd R. Noack

Time-delayed feedback control for experimental flows

We are interested in the control of self-sustained oscillations occurring in impinging flows. Our benchmark is provided by shear-driven open cavity flows. Different strategies can be applied depending on the control objective, whether oscillations have to be damped or on the contrary enhanced and stabilised. In the latter case, an experimentally fairly simple technique for controling unstable periodic orbits is based on time-delayed feedback control. It was first proposed by Pyragas in the case of low-dimensional dynamical systems (Pyragas, 1995). The control is non intrusive, in that it is vanishing when the goal is achieved. Several improvements have been proposed soon after Pyragas founder article for the stabilisation of higher-period orbits. However, when considering the linearised problem, it was shown that severe limitations to the control arise for orbits whose number of Floquet exponents larger than one is odd - the so-called odd-number limitation. As a preliminary to an experimental implementation, we investigated the time-delayed feedback control in the case of the Rossler system. We considered two chaotic regimes, referred to as spiral chaos and funnel chaos in the literature. In spiral chaos, only two symbols, 0 and 1, are required to encode the unstable periodic orbits embedded in the chaotic attractor. Though the odd-number limitation was refuted in Just et al (2007), we checked that it actually holds in the case of the Rossler spiral chaos, and made the connection between the number of torsions of periodic orbits and their ability to be controled. We also checked the robustness of the control with respect to initial conditions and time-delay. We further investigated the funnel attractor, for which four symbols are necessary to encode periodic orbits. This case is still under investigation. The conclusion will try to discuss the potential relevance of such control schemes to flows exhibiting self-sustained oscillations.

Short bio: Luc Pastur is assistant professor in fluid mechanics in LIMSI lab, University Paris Sud, Orsay, France. Research interests concern shear-layer and centrifugal instabilities in cavity flows, lagrangian mixing and control.


Mardi 2 Juillet 2013

14 h 00 salle de réunion du CEAT

Jean-Luc AIDER

Chargé de Recherche CNRS

PMMH

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Invité par Bernd R. Noack

Contrôle d'écoulement pour les applications automobiles

Le contrôle d'écoulement est sans doute une des disciplines les plus transversales en Mécanique des Fluides. C'est également un domaine de recherche qui a vocation à être appliqué ce qui finalement se révèle être une source de renouvellement et d'innovations. Dans le cadre de ce séminaire nous évoquerons différents aspects du contrôle d'écoulement décollé expérimental. Dans un premier temps nous évoquerons certains de nos travaux réalisés au laboratoire sur les générateurs de vortex et leurs interactions avec une couche limite. Dans un second temps nous présenterons des résultats obtenus dans le cadre d'un projet ANR dont l'objectif était la démonstration du potentiel de micro-jets pulsés pour contrôler les écoulements décollés générés autour d'un véhicule automobile. Nous terminerons en évoquant, à travers quelques exemples, le long chemin entre l'idée et l'application dans le cas de l'aérodynamique automobile.

Short bio: Depuis Oct. 2005 CNRS (DR associé jusqu'en 2009 puis CR1), Laboratoire PMMH (Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes) Contrôle d'écoulement, transition à la turbulence en écoulement cisaillé, aérodynamique externe corps 3D, manipulation acoustique de particules en micro-écoulements. 1999 - 2005 PSA Peugeot-Citroën , Direction de la Recherche et de l'Innovation Automobile Ingénieur de Recherche puis Chef de Projet de Recherche et Innovation (PRI) depuis juin 2001 Contrôle d'écoulement, aérodynamique automobile, aérodynamique instationnaire. 1997 - 1998 Postdoc Collaboration avec le CEA Aix-en-Provence, les Laboratoires LOA et PMMH de l'ESPCI. Ecoulement de Taylor-Couette diphasique. 1996 - 1997 ATER à l'université Paris XI (Orsay) et au laboratoire FAST (Fluide Automatique et Systèmes Thermiques). Instabilités d'écoulements granulaires dans un tuyau. 1992 - 1996 Doctorat en Physique des Liquides de l'Université Paris 6 au Laboratoire PMMH (Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes) de l'ESPCI. Influence de l'instabilité de Görtler sur le transport de scalaire passif en écoulement laminaire et turbulent. 1994 - 1995 Scientifique du contingent (service militaire civile), à la Division de l'Energétique de l'ONERA (Office National d'Etude et Recherche Aérospatiale) Ecoulement dans des cavités en rotation avec écoulement radial.


Vendredi 28 Juin 2013

10 h 30 salle de réunion du bâtiment H2

Vaclav TESAR

Senior Research Scientist

Institute of Thermomechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic

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Invité par Jean-Paul Bonnet

Synthetic Jets - Their Application in Active Flow Control

History of flow generated by alternating outflow and inflow through a nozzle; fluidic rectification; similarity solutions of jet flows; isotropy assumption; one-equation model of turbulence; problem of development; experimental facts on synthetic jets; similarity solution of synthetic jets; quasi-similarity; spectra of synthetic jets; analysis of spectra; transition; hybrid-synthetic jets; impinging synthetic jets; applications to flow control; fluidic no-moving-part synthetic jet actuators.

Short bio: Prof. Ing. Václav Tesar received his degree in Mechanical Engineering and later CSc (an equivalent of PhD) from Czech Technical University in Prague, Czech Republic. From 1984 to 1998 he was the Head of the Department of Fluid Mechanics and Thermodynamics at the Faculty of Mechanical Engineering CTU Prague. He was a Visiting Professor at Keio University in Japan and later a Visiting Professor at Northern Illinois University, DeKalb, USA. Between 1999 and 2005 he was Professor at the Department of Chemical and Process Engineering at the University of Sheffield in United Kingdom where he designed fluidic and microfluidic devices. Since 2006 he is Senior Research Scientist at the Institute of Thermomechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic. His research interests are focused on shear flows - in particular jets and wall jets - and also their applications in fluidics. An author of more than 400 research papers, 4 textbooks for engineering students, and monograph "Pressure-Driven Microfluidics", published in the USA. In 2010 he was awarded in Britain the Moulton Medal. He is named as the inventor on more than 200 Patents, mainly on various fluidic devices.


Mardi 25 Juin 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Shervin BAGHERI

Assistant Professor in fluid mechanics

Royal Institute of Technology (KTH)

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Invité par Bernd R. Noack

Koopman modes for analysis of fluid flows

In this talk we focus on the spectral analysis of the Koopman operator, an infinite-dimensional linear operator associated with the full nonlinear system. The associated modes, referred to as Koopman modes, are associated with a particular observable, and may be determined directly from data (either numerical or experimental) using a variant of a standard Arnoldi method. They have an associated temporal frequency and growth rate and may be viewed as a nonlinear generalization of global eigenmodes of a linearized system. They provide an alternative to proper orthogonal decomposition, and in the case of periodic data the Koopman modes reduce to a discrete temporal Fourier transform. In this talk, we explain the type of spectrum one may expect for flows which exhibit self-sustained oscillations. We also show analytically that the presence of noise induces a damping on the eigenvalues, which increases quadratically with the frequency, and linearly with the non-normality of the linearized (Floquet) system. Thus the location of Koopman eigenvalues in the complex plane varies depending on the amount of noise in the environment, and one cannot expect any variant of the Dynamic Mode De- composition algorithm to be fully robust to noise.

Short bio: Shervin Bagheri received his PhD in 2010 in fluid mechanics at the Department of Mechanics at the Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm, Sweden. The subject of his thesis was hydrodynamic stability and control using linear systems and control theoretical tools in combination with direct numerical simulations. During his postdoctoral period as a Intraeuropean Marie Curie fellow in University of Genova, he continued with the subject of flow control but using passive techniques. In particular, he focused on how fluid flows may be manipulated via the presence of passive elastic and porous structures. Currently, S. Bagheri holds a position as a Assistant Professor at Department of Mechanics at KTH, where his research involves the analysis and control of fluid flows using dynamical systems theory, control theory and biomimetics.


Mardi 18 Juin 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Abdellah HADJADJ

Professeur à l'INSA de Rouen

CORIA

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Invité par Jean-Paul Bonnet

Certains aspects saillants des interactions choc / choc et choc / turbulence

L'aérothermique des systèmes propulsifs est un des domaines de la mécanique des fluides où des progrès décisifs restent à réaliser pour améliorer les performances des ensembles moteurs, en terme de bilan de poussée, de stabilité, de fiabilité et de réduction de nuisances (bruit, émission de polluants, ...). Or, les systèmes propulsifs mettent en jeu des phénomènes physiques très complexes : interactions de chocs, jets supersoniques, décollements massifs, couches de mélange fortement compressibles, organisations tourbillonnaires complexes dans les cas tridimensionnels, instabilités à grande échelle... En outre, la plupart de ces phénomènes se produisent dans des gaz de composition souvent mal connue, à très haute température, avec des mécanismes de transfert complexes. Les sujets énumérés sont encore loin d'être maîtrisés, tant sur le plan de la compréhension physique, que sur celui de la prédiction quantitative.

Cet exposé présentera un aperçu des principales avancées dans le domaine de l'aérodynamique à haute vitesse (interne et externe). La recherche actuelle est motivée par la volonté de développer des moyens numériques et expérimentaux fiables permettant d'appréhender la physique de la turbulence et de l'aérodynamique supersonique, en relation avec les applications réelles, celles incluant les problèmes des interactions choc/choc et choc/turbulence en milieux complexes.


Lundi 17 Juin 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Dr Lionel AGOSTINI

Research Associate

Imperial College London

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Invité par Jean-Paul Bonnet

Mécanisme de réduction de la traînée par mouvement oscillatoire en envergure de la paroi

Dans le but de réduire la traînée, de nombreuses études ont mis en place des dispositifs de réduction par manipulation de la couche limite. Pour la présente étude réalisée à partir d'une simulation directe d'un écoulement de canal plan à bas nombre de Reynolds, nous nous sommes concentrés sur la réponse de la turbulence de proche paroi et de la force de frottement lorsque celles-ci sont soumises à une couche de cisaillement de Stokes instationnaire, induite par un mouvement transversal oscillatoire des parois supérieure et inférieure du canal. Il a été en particulier observée une hystérésis dans la croissance et décroissance de la traînée qu'il a été possible d'associer aux variations des propriétés de la sous-couche visqueuse. Lorsque le taux de cisaillement produit par la couche de Stokes est important, il provoque une rotation des vecteurs vitesses qui freine la génération de structures turbulentes ; et durant la période pour laquelle le cisaillement de la couche de Stokes devient négligeable, le cisaillement dans le sens de l'écoulement est alors dominant, ce qui favorise la régénération de la turbulence. Il a ainsi été mis en évidence l'interaction entre la traînée et la turbulence de proche paroi lorsque celle-ci est soumise à une couche de cisaillement de Stokes instationnaire.

Mots clés : Réduction de la traînée turbulente ; écoulement de canal plan ; couche de Stokes ; simulation numérique directe


Mardi 11 Juin 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Lutz LESSHAFT

Chargé de Recherche CNRS

Laboratoire d'Hydrodynamique (LadHyX)

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Invité par Bernd R. Noack

Instability-based approaches to aeroacoustic modeling

Vortices in a compressible shear flow emit sound, and within the measure that the vortex dynamics are driven by flow instabilities, the study of aeroacoustic sound generation in a shear flow may therefore be based on instability analysis. Shear flow instability will typically lead to the presence of stationary "wavepackets": instability waves that change in shape and amplitude along the main flow direction. I will give an overview of approaches for the prediction of such wavepackets (PSE, global modes etc.) as well as for the sound they radiate (acoustic analogies, direct computation). All these methods are exemplified and critically discussed in the context of subsonic jet noise.


Jeudi 6 Juin 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Renaud PARENTANI

Professeur

Laboratoire de Physique Theorique d'Orsay

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Invité par Germain Rousseaux

Analogue Black Hole radiation, and undulations from amplified low frequency surface waves

To prepare the study the scattering of surface waves in inhomogeneous flows which become super-critical, we review the analysis of light propagation near a black hole horizon. The anomalous character of the mode mixing which involves negative energy modes is recalled. The key role played by the conserved norm in making predictions which can be tested in laboratory is emphasized. In the zero-frequency limit, the mode amplification associated with the scattering implies that the free surface develops an undulation, i.e., a zero-frequency wave of large amplitude with nodes located at specic places. The relation between the generation of undulations and black hole radiation (the Hawking effect) is established.

Trois articles introductifs peuvent être téléchargés ici, , et encore .


Mardi 4 Juin 2013

16 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Marc SEGOND

Post-doctoral researcher

Ambrosys

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Invité par Bernd R. Noack

Introduction to Evolutionary Computation

Evolutionary Computation has been around since 1948 when Turing proposed the "genetic or evolutionary search", but it really started to rise in 1985 with the first international conference (ICGA). Nowadays, Evolutionary Computation is widely used to asset a huge number of real life problems, and there have been more than 1000 papers published on the subject. In this talk we will briefly introduce the natural principles of genetics from which evolutionary computation has been derived, we will then focus on 2 cases: optimization with Genetic Algorithms and regression/classification with Genetic Programming.

Short bio: Marc Segond studied Computer Science at the Université du Littoral - Côte d'Opale (Calais) and obtained his Masters Degree on Modelling and Simulation of Complex Systems in 2003. He did his PhD at the Laboratoire d'Informatique du Littoral on "Bio-mimetic Algorithms for Pattern Matching and Automatic Learning" and defended in 2006. He then worked four years at the European Center for Soft Computing (Mieres, Spain) as a post-doctoral researcher on Intelligent Data Analysis, particularly on graph analysis and creative information discovery in the European Project BISON. He now works as a post-doctoral researcher in the European Project LINC, applying machine learning techniques to climate networks, and as a research and development engineer at Ambrosys (Potsdam, Germany) using Evolutionary Computation techniques to solve real life problems.

The slides can be downloaded here.


Mardi 4 Juin 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Simone CAMARRI

Assistant professor

University of Pisa

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Invité par Bernd R. Noack

Global stability and sensitivity analysis of numerical and experimental flow fields with focus on flow control

Global stability analysis of flows characterized by sufficiently large regions of absolute instability provides essential information concerning the nature and details of the instability, and it avoids ambiguities that may arise in specific cases when a local stability analysis is applied. The information content of the analysis is definitely increased when adjoint equations are also used. In particular, the use of adjoint equations for globally unstable flows can provide a wide range of information and predictions that range from the fundamental characterization of the considered instabilities to the formulation of active/passive strategies for their control. For what concerns engineering applications, one of the main limitations of this kind of analysis is that usually the critical Reynolds numbers for global instabilities are definitely lower than those characteristic of most practical applications, as for instance for bluff-body wakes. However, for given classes of flows it is shown in the literature that global stability analysis applied to mean flow fields, although being an extrapolation with respect to the theory when Reynolds stresses are neglected, leads to accurate predictions of some properties of the instability, as for instance the vortex shedding frequency in the case of separated wakes. This fact allows the application of stability/sensitivity analysis to high-Reynolds number flows characterized by large scale flow instabilities.

In this seminar, a survey of recent applications will be presented concerning the stability and sensitivity analysis of globally unstable flows, with focus on their control. Examples concern incompressible flows and include 2D and fully 3D configurations. Moreover, an example of stability and adjoint analysis of experimental PIV flow fields will be presented in order to show the potential of the mentioned techniques for high Reynolds number flows.

Short bio: Simone Camarri is an assistant professor in fluid dynamics at the Department of Aerospace Engineering at the University of Pisa. His current research interests include: stability analysis using energetic methods, bluff-body aerodynamics, global stability and sensitivity analysis of wakes and confined flows, transition control in boundary layers.

The slides can be downloaded here.


Jeudi 23 Mai 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Ricardo Tomás FERREYRA

Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

Universidad Nacional de Córdoba. Argentina

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Invité par Laurent Brizzi

Tools for solving nonlinear engineering models: An application to Supersonic Solid Cones at zero incidence

Any analytical closed-form solution can offer a deep insight into understanding the fundamentals of the associated theory, but it is not always available at a particular time. For example, until 2012, the Taylor and McColl equation proposed in 1933 had not had closed form solution and the numerical solution was compulsory. See Anderson 2003; Baharami, et al, 2010; Lassaline, 2009; Sobieczky, 2003 and Zhi Zhao and Wenyan Song, 2009).

To access to the benefits of analytical solutions, there have been numerous approximate analytical representations, for the analysis of this and other closely related problems, which have usually been presented as perturbations or series expansions. But, the real fact they do not represent an analytical global approximation. In this seminar, new closed form solutions for the Taylor-Maccoll classical nonlinear problem associated with supersonic solid cones at zero angle of attack are going to be shown.


Mardi 21 Mai 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Sinisa KRAJNOVIC

Professor of Computational Fluid Dynamics

Chalmers university

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Invité par Bernd R. Noack

Numerical investigations of flow instabilities and passive flow control mechanism around generic vehicle bodies

The talk will present application of LES for two flows around generic ground vehicles. The first case is an investigation of asymmetric mean flow in the wake of a vehicle body in a symmetric flow set-up. The body used in the work is that of an Ahmed body with modified rear representing the end of so called notchback geometry. It has been known for some time that the time-averaged flow around notchback geometry can be asymmetric depending on the angle of the rear slanted surface. It has been speculated that this asymmetry in the time-averaged flow is a result of a low-frequent instability in the instantaneous flow. The LES with dynamic coherent structure model was used to study the underlying physical phenomena of the flow instability and the resulting asymmetry in the time-averaged flow around this body. Body with two different angles of the slanted surface of 31.8 and 42 degrees that were used in previous experiments were studied and the results were compared with the experimental data. The second application of the LES is that of the flow around a generic vehicle with and without flow control with impinging devices previously studied in the experimental study of Pujals et al. [1]. The aim of the flow control is to modify the flow on the rear slanted surface and in the near wake and reduce aerodynamic drag of the body. The flow control devices in form of 16 cylindrical roughness elements are used to produce large-scale coherent streaks which influence (reduce) the separation bubble and the trailing vortices on the rear slanted surface of the body. The geometric parameters of vortex generators used in the LES are the one found to be optimal in the experimental study of [1]. The Reynolds number of the flow was approximately 400 000 based on the incoming velocity and the height of the vehicle model. The results of the LES show very good agreement with the experimental data in [1]. Drag reduction of about 10 % in agreement with the experimental result was obtained in the actuated LES flow. The LES results are used for comparison with the PIV and surface pressure data on the rear of the body from [1] showing good agreement. After validation with the experiments, the LES results are used to study the formation of the coherent streaks from the impinging devices and their interaction with the downstream flow and influence on the flow on the slanted surface. Finally, the LES results are used to explain the flow control mechanism.

[1] G. Pujals, S. Depardon & C. Cossu, "Drag reduction of a 3D bluff body using coherent streamwise streaks" - Exp. Fluids, Vol. 49, Issue 5, pp. 1085-1094, 2010.

Short bio: Sinisa Krajnovic is a professor of computational fluid dynamics at the Department of Applied Mechanics at Chalmers. His research concerns different aspects of road vehicles, trains and other bluff bodies. Improvement of vehicle aerodynamics for better energy efficiency, stability and comfort are some of the topics of his research. His current interests include: prediction of aerodynamics flows, development of unsteady numerical approaches, vehicle aerodynamic shape optimization and flow control for vehicles. Prof. Krajnovic has pioneered the use of Large Eddy Simulation (LES) technique for the study of vehicle aerodynamics flows. Several aspects of ground vehicles aerodynamics using unsteady numerical simulations were for the first time studied by Prof. Krajnovic and his co-workers. Prof. Krajnovic is head of Vehicle Aerodynamic Laboratory (http://www.tfd.chalmers.se/~sinisa/) at Chalmers. Established in 2009, Vehicle Aerodynamic Laboratory is devoted to fundamental and applied numerical research in vehicle aerodynamics. Education of a new generation CFD engineers and researches in vehicle aerodynamics is the core of Vehicle Aerodynamic Laboratory.


Mardi 14 Mai 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Maciej BALAJEWICZ

Post Doc

Stanford university

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Invité par Bernd R. Noack

Model order reduction of unsteady fluid-structure interactions

Computational models of many important engineering problems such as fluid and structural dynamics are typically very high-dimensional. Due to the large computational resources required to solve these systems, reduced order models are necessary for time-critical applications, parametric design optimization and control. For linear computational models, a large variety of rigorous and robust model order reduction techniques are available. Unfortunately, many important dynamical processes are inherently nonlinear (turbulent fluid flows for example) and thus, can not be approximated by linear reduced order models. In this seminar I will discuss the latest progress and state-of-the-art techniques being developed at Stanford University for the purpose of model order reduction of very high-dimensional nonlinear computational mechanics models. Specifically, I will concentrate on techniques being developed for unsteady compressible flows and unsteady fluid-structure interactions.


Vendredi 19 Avril 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Dr. Rafik ABSI

Ecole de Biologie Industrielle

Institut Polytechnique St-Louis

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Invité par Laurent David

Modélisation analytique des couches limites turbulentes avec transfert de matière et/ou de chaleur

Cette présentation porte sur le thème de la modélisation analytique des couches limites turbulentes avec transfert de matière et/ou de chaleur. L'idée principale de cette approche consiste à proposer à l'ingénieur des outils à la fois pratiques et précis. Afin d'améliorer la description des écoulements turbulents proche parois, nous avons commencé par travailler à la résolution analytique de l'équation de l'énergie cinétique turbulente k. Nous avons proposé une solution générale qui a permis d'obtenir une fonction au voisinage immédiat de la paroi. Cette fonction a été d'abord validée par des données de simulation numérique directe (DNS) puis évaluée au niveau du code Fluent. Ces résultats ont permis de développer des modèles analytiques de viscosité turbulente qui ont permis de reconstituer avec précision le champ des vitesses en canal turbulent. A partir d'une analyse des équations de Navier-Stokes moyennées au sens de Reynolds (RANS), nous avons obtenu une équation différentielle ordinaire (EDO) pour les vitesses ainsi que sa solution semi-analytique. L'application aux canaux étroits (rapport d'aspect < 5) montre des profils de vitesses avec un maximum au-dessous de la surface libre. Nous avons développé des formulations analytiques du nombre de Schmidt turbulent nécessaire à l'évaluation du transfert de masse et des concentrations au sein des milieux fluides en mouvement avec particules. Le modèle analytique de viscosité turbulente a été généralisé à d'autres types d'écoulements et validé par le modèle à deux équations k-omega. En conclusion, cette présentation sera complétée par des perspectives à court et à moyen terme.


Mercredi 17 Avril 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Steven L. BRUNTON

Acting Assistant Professor

Applied Mathematics Department - University of Washington

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Invité par Bernd R. Noack

Reduced order unsteady aerodynamic models for closed-loop feedback control

First, this work develops reduced-order models for the unsteady aerodynamic forces on a wing in response to agile maneuvers and gusts. A flexible, low-order, state-space aerodynamic model is derived, based on the linearized Navier-Stokes equations with lift-force output equation, that includes viscous separated effects as well as added-mass effects. Next, a procedure is introduced to identify these models from analytical, numerical or experimental data, using a modification of the observer/Kalman filter identification (OKID) algorithm and the eigensystem realization algorithm (ERA). These models are demonstrated on three examples: the classical Theodorsen model, direct numerical simulations of a flat plate at low Reynolds number (Re=100), and wind tunnel experiments of a pitching/plunging NACA 0006 airfoil at Re=65,000.

Next, we derive feedback controllers based on these models to track an aggressive reference lift coefficient while rejecting gust disturbances and attenuating sensor noise. For the case of pitching ahead of the mid-chord (for example, at the quarter-chord point), the controllers are effective for a wide range of angles of attack, including large angles where significant vortex shedding occurs. Complications arise when pitching aft of the mid-chord, because of the introduction of right-half plane zeros in the model.

Short bio: Steve Brunton is an acting assistant professor in the department of applied mathematics at the University of Washington in Seattle. He received his Ph.D. in mechanical and aerospace engineering at Princeton University and his B.S. degree in mathematics from Caltech. His research interests involve model reduction and control of high-dimensional dynamical systems, as well as sparse sampling methods. In particular, he is working to modeling the unsteady fluid dynamic forces on small unmanned vehicles, birds, and insects.


Jeudi 21 Mars 2013

13 h 30 salle de réunion du bâtiment H2

Harunori YOSHIKAWA

Laboratoire Ondes et Milieux Complexes

Invité par Germain Rousseaux

Formation de motifs phyllotactiques dans un écoulement à bulles

Des motifs spiraux sont trouvés souvent dans des systèmes physique, chimique, et biologique. Dans ce séminaire, je parle de notre étude expérimentale sur l'arrangement spiral de bulles sur la surface libre d'un liquide dans une cuve cylindrique. Ces bulles, injectées dans le liquide par un orifice, émergent périodiquement au centre de la surface et, puis, se déplacent radialement vers le bord de la surface. Lors de leurs émergences, les bulles interagissent avec la précédente et la suivante, en donnant lieu à un décalage constant entre les directions des déplacements de deux bulles successives. Le motif formé à la surface ressemble à l'arrangement des feuilles des plantes appelé phyllotaxie, où on trouve souvent l'angle de Fibonacci (137.5°) comme l'angle du décalage entre deux feuilles successives. En observant les détails du comportement des bulles, nous avons montré de vraies similitudes entre nos expériences et la phyllotaxie [1]. Un modèle dynamique développé sera également présenté.

[1] Yoshikawa, H. N., Mathis, C., Maïssa, P., Rousseaux, G., Douady, S., 2010, « Pattern formation in bubbles emerging periodically from a liquid free surface », Eur. Phys. J. E, 33, pp. 11-18, doi: 10.1140/epje/i2010-10645-8


Mercredi 20 Mars 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Harunori YOSHIKAWA

Laboratoire Ondes et Milieux Complexes

Invité par Germain Rousseaux

Convection thermique induite par la force diélectrophorétique en micropesanteur

L'application d'un champ électrique sur des fluides diélectriques génère les forces électrohydrodynamiques (EHD). Nous étudions, au Havre, une instabilité thermoélectrique provoquée, dans un fluide soumis à un gradient de température, par l'une des forces EHD [1,2]. Cette force, appelée la force diélectrophorétique (DEP), donne lieu à la flottabilité thermique liée à une gravité effective électrique et peut développer un écoulement convectif, comme la pesanteur dans l'instabilité de Rayleigh-Bénard. Nous considérons l'instabilité thermoélectrique dans différentes géométries (plane et annulaire) en micropesanteur. Dans le séminaire, je présente nos analyses de stabilité avec une discussion énergétique et montre que l'analogie avec l'instabilité de Rayleigh-Bénard est exacte sous la condition que la géométrie a une courbure importante. Je discuterai aussi le comportement de la convection développée pour le cas de la géométrie plane, en présentant des résultats de notre simulation numérique.

[1] Yoshikawa, H.N., Crumeyrolle, O., Mutabazi, I., 2013, « Dielectrophoretic force-driven thermal convection in annular geometry », Phys. Fluids 25, 024106, doi:10.1063/1.4792833
[2] Malik, S.V., Yoshikawa, H.N., Crumeyrolle, O., Mutabazi, I., 2012, « Thermo-electro-hydrodynamic instabilities in a dielectric liquid under microgravity », Acta Astronaut. 81, pp. 563-569, doi : 10.1016/j.actaastro.2012.06.023


Lundi 18 Mars 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Shinnosuke OBI

Professeur à l'université de Keio

Invité par Jean-Paul Bonnet

Turbulent pipe flow with a semi-circular orifice

The internal separated flow associated with remarkable mean secondary flow is investigated around the semi-circular orifice placed in a fully developed turbulent pipe flow. A preliminary investigation indicates that the commercially available RANS model group and LES provide obvious difference in terms of the prediction of the flow reattachment and recovery. The stereo PIV measurement indicates a complex feature of secondary flow motion, which is rather well predicted by LES compared to RANS models. The flow visualization study shows that the streamwise vortices originate from both windward- and leeward-side of the orifice. The flow serves as an attractive test case for both LES and RANS models.


Jeudi 14 Mars 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

André HERSKOVITS

Architecte naval et gérant HT2

HT2 - HERSKOVITS, THÔMÉ & TOBIE, ARCHITECTURE NAVALE ET INGENIERIE MARITIME

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Invité par Germain Rousseaux

Architecture navale et domaine fluvial

Le résumé peut être téléchargé ici. Une présentation des activités de HT2 peut être téléchargée .


Jeudi 7 Mars 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Pierre-Jean POMPEE

Responsable Ingénierie Innovation

VOIES NAVIGABLES DE FRANCE

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Invité par Germain Rousseaux

Modélisation de la navigation en milieu confiné et de l'interaction bateau-ouvrage

La navigation en eaux intérieures se fait en milieu confiné en profondeur comme en largeur, caractérisé par le rapport m=Ab/Ac des sections du bateau et de la voie d'eau, le rapport h/T de la profondeur et du tirant d'eau, et par les valeurs critique Fnh1 et supercritique Fnh2 du nombre de Froude de « profondeur moyenne » liées à m et confondues à la valeur 1 en milieu latéralement infini. La vitesse d'un bateau à déplacement est bornée par la vitesse critique Vcr (Vcr correspond à Fnh1 et coincide avec la vitesse critique du système de vagues), il atteint en pratique 75% à 90% de Vcr, sa résistance de vague commence à augmenter à partir de 50% à 60% de Vcr, tandis que le courant de retour modifie sa résistance de frottement visqueux et l'alimentation des propulseurs. Par rapport au milieu infini, il subit ainsi un surenfoncement accru, une augmentation de la résistance à l'avancement, une baisse du rendement de propulsion, la manoeuvrabilité est réduite, et le rayon de giration augmenté.

La modélisation de l'effort de remorquage et des rendements de propulsion à partir des caractéristiques du bateau et de la voie d'eau a été étudiée, pour inventorier les connaissances disponibles et contribuer :

  • à la conception optimale des ouvrages linéaires et des bateaux fluviaux (performance des bateaux permises par les ouvrages, pré-dimensionnement des bateaux et de leur propulsion aux premiers stades de l'architecture navale),
  • au choix des essais à effectuer dans des bassins de carènes spécifiques du milieu confiné,
  • à la création d'économètres capables de conseiller une vitesse optimale adaptée à chaque section de navigation le long d'un trajet prévu.

Cet exposé s'efforcera de décrire :

  • les particularités et effets qualitatifs de la navigation en milieu confiné, leurs seuils d'apparition,
  • la modélisation de Schijf permettant d'estimer simplement la vitesse limite d'un bateau dans un ouvrage et son surenfoncement dynamique,
  • les autres modélisations indispensables pour estimer, en milieu confiné :
    • le surenfoncement dynamique sous différentes hypothèses,
    • la résistance à l'avancement,
    • les rendements, les besoins en propulsion, la consommation de carburant.


Jeudi 7 Février 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Germain ROUSSEAUX

Chargé de Recherche CNRS

Axe HydEE (Hydrodynamique, Ecoulements Environnementaux)

Institut Pprime

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Invité par Germain Rousseaux

The Echeneidian Myth

"The small Echeneis is present, wonderful to say, a great hindrance to ships." Ovid, Halieutica.


Jeudi 24 Janvier 2013

14 h 00 salle de réunion du bâtiment H2

Véronique ROIG

Professeur à l'INP de Toulouse

IMFT

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Invité par Germain Rousseaux

Agitation induite dans un nuage homogène de bulles en ascension dans un fluide au repos

Les écoulements à bulles sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles (production d'énergie, transformation de la matière). En présence de couplages inverses forts, l'agitation au sein de tels écoulements est cependant mal connue et les mécanismes qui la régissent peu compris.

Ce séminaire se propose de présenter les avancées récentes obtenues dans le groupe Interface de l'IMFT sur la compréhension du problème générique de l'agitation induite au sein d'un nuage de bulles en ascension dans un liquide au repos à grand nombre de Reynolds particulaire.

Cette agitation est en effet mal connue, souvent mal analysée, car elle comporte une complexité duale. Même si l'on sait aujourd'hui que la source de cette agitation est l'interaction des sillages des bulles, une compréhension plus approfondie du mouvement fluctuant est favorisée par l'utilisation d'une décomposition en une combinaison de deux types d'agitation : (a) une agitation du liquide liée aux perturbations des sillages moyens qui est contrôlée par le positionnement aléatoire des bulles et (b) une agitation turbulente issue de l'instabilité de Navier-Stokes. Les propriétés statistiques des fluctuations de vitesse engendrées dans le liquide ont été étudiées dans notre équipe sur plusieurs dispositifs expérimentaux définis pour contraster les mécanismes mis en jeu et favoriser leur analyse : (i) nuages de bulles réels non confinés, (ii) nuage de bulles en cellule de Hele-Shaw et (iii) Ecoulement traversant un réseau aléatoire de sphères fixes. Des résultats génériques émergent de ces études et permettent une meilleure compréhension de la turbulence engendrée.



Laurent Cordier Dernière modification le 17/12/2012