Exemples d'Activités de Recherche du groupe _____________________
Exemples d'Activités de Recherche du groupe
Les écoulements de fluides sont présents dans un grand nombre de
mécanismes relevant des domaines d'application des sciences pour
l'ingénieur, tels que l'énergie, l'environnement, les
transports, les matériaux, les biotechnologies et la santé. Ces
écoulements de fluide, rencontrés dans la nature ou dans les
machines inventées par l'homme, sont instationnaires, généralement
turbulents et souvent couplés à d'autres phénomènes physiques. La
prise en compte de ces aspects est indispensable à la
compréhension et à la prédiction de ces écoulements. Les
différents phénomènes physiques mis en jeu en mécanique
des fluides peuvent être classés grâce à des paramètres de
similitude qui sont des nombres sans dimension représentant la
dominance de certains effets. Le groupe Dynamique des Fluides et
Turbulence s'intéresse plus particulièrement aux similitudes
liées aux nombres de Reynolds, de Rayleigh et de Mach. Ainsi, les
activités de recherche du groupe portent sur l'étude d'écoulements
pour lesquels la convection est dominante, le régime généralement
turbulent et le caractère incompressible ou compressible. La
modélisation, la simulation numérique et l'expérimentation
sont des outils qui permettent de prédire, comprendre et de
contrôler ces différents phénomènes. La stratégie de
recherche du groupe s'inscrit dans cette triple démarche.
Deux principaux objectifs sont poursuivis dans le groupe Dynamique des Fluides et Turbulence. Le premier, à long terme, a pour but l'analyse, la compréhension et le contrôle des phénomènes élémentaires rencontrés en mécanique des fluides. Les résultats de cette recherche de base contribuent à la connaissance et doivent servir de support à la libération des verrous technologiques des années à venir. Le second objectif, à caractère plus appliqué, s'appuie sur les connaissances acquises en méthodologies expérimentales et numériques pour modéliser et simuler des problèmes réels, industriels. Il constitue une recherche fondamentale à courte échéance pour répondre aux besoins du monde économique.
Pour satisfaire ce double objectif, le groupe est conduit à mener simultanément :
Le groupe est, de ce fait, organisé autour de quatre thèmes. Les deux premiers thèmes de recherche concernent la validation des méthodes et modélisations employées :
Les deux autres thèmes sont d'ordre méthodologique :
Le groupe rassemble, par conséquent, des compétences en modélisation, en
simulation numérique, en mathématiques appliquées et en expérimentation. La
cohérence scientifique du groupe est assurée par des interactions fortes entre
la modélisation théorique, la simulation numérique et l'expérimentation. Nous
évaluons des modèles de turbulence, lois de comportement et autres modèles
phénoménologiques par des simulations numériques et des comparaisons avec des
mesures expérimentales. Ce travail de confrontation demande d'extraire à partir
des champs spatio-temporels tant simulés que mesurés des invariants susceptibles
d'être comparés. Toutefois, pour que la confrontation soit efficace, il faut
garantir la fiabilité à la fois des méthodes numériques et des méthodes
expérimentales mises en oeuvre. La fiabilité
des méthodes numériques est assurée quant à elle par une
analyse mathématique rigoureuse ou par des expérimentations
numériques. Le groupe possède des compétences reconnues en
approximation par différences finies compactes, volumes finis et
éléments finis. D'autre part, la qualité des mesures
expérimentales est garantie par la recherche de protocoles
expérimentaux non intrusifs tels que la Vélocimétrie par
Images de Particules (VIP) tridimensionnelle par flot optique.
Nos recherches sont relativement fondamentales mais sous-tendues
par des préoccupations applicatives via des activités
contractuelles. Certains travaux du groupe sont réalisés
en collaboration avec des laboratoires universitaires français
(LMF, CEAT Poitiers, LTPM Grenoble, ENSAM Paris, etc.) ou
étrangers (Dpt of Fluid Mechanics du Denmark Technical
University ; Dpt di Ingeneria Aerospaziale du Politechnico di
Milano, Italie ; Texas Institute for Computational and Applied
Mathematics, Austin, USA), des organismes publics (DSA/DGA, ONERA,
CNES, CEA, Bassin des Carènes, Institut Franco Allemand de
recherche de Saint Louis), du milieu industriel (ALSTOM, EDF, SEP,
SNECMA) et soutenus par des contrats.
THÈME 1 : ÉCOULEMENTS INCOMPRESSIBLES
S. Pellerin,
B. Podvin, O. Daube, A. Dulieu, G. Fournier, J.-L. Guermond, C.
Nore, A. Sergent, L. Ta Phuoc, C. Tenaud, B. Viney
Dans le domaine des écoulements incompressibles, les travaux du groupe s'orientent vers la prédiction, l'analyse et le contrôle d'écoulements à haut nombre de Reynolds ou de Rayleigh. Nous nous intéressons, tout particulièrement, aux phénomènes liés aux décollement ainsi qu'aux mécanismes de naissance, de développement et de transport des tourbillons. Le groupe dispose de plusieurs méthodes originales de simulation numérique capable de traiter des écoulements cisaillés à des nombres de Reynolds élevés (104) (modulo un nombre de points de discrétisation suffisant pour représenter toutes les structures). En s'appuyant sur les acquis en matière de simulation numérique d'écoulements incompressibles, trois études sont poursuivies dans le cadre de ce thème. La première concerne l'étude de la capacité de la simulation des grandes échelles à prédire le développement d'écoulements (internes ou externes) en tenant compte des effets rotationnels et de leurs interactions avec les couches cisaillées. La seconde étude est relative à la mise en place du contrôle des écoulements dans un but d'amélioration des écoulements (i.e. réduction de traînée, augmentation du taux de mélange, ..., suivant les applications). Enfin, la troisième s'intéresse à la mise au point et à la validation d'une méthode inverse originale, tridimensionnelle, en fluide parfait pour l'optimisation d'aubes de turbomachine.
Simulation des Grandes Échelles
A grands nombres de Reynolds et en écoulements tridimensionnels,
la simulation directe n'est plus possible car le nombre de points
de discrétisation devient rapidement prohibitif pour pouvoir
reproduire toutes les structures tourbillonnaires présentes dans
l'écoulement. Une alternative intéressante est donc la
Simulation des Grandes Échelles (SGE) avec une modélisation
des petites structures. Ces dernières années, le groupe a engagé
ses recherches sur de nouveaux modèles, mieux adaptés aux
écoulements cisaillés, pour la prise en compte des
interactions entre différents niveaux d'échelles d'un point de vue
dynamique. Dans cette voie, nos efforts portent actuellement sur
l'analyse du développement des effets de rotation sur les
écoulements libres comme les sillages, jets ou couches de
mélanges. Dans ces travaux une attention particulière est
portée aux comparaisons calcul - expérience. En parallèle
des validations, nous avons dernièrement poursuivi les études sur
la modélisation de sous maille pour ce qui concerne le transfert
d'énergie thermique entre plusieurs niveaux d'échelles. Par
analogie avec le modèle dynamique, un modèle d'échelles mixtes du
flux de chaleur de sous maille a été proposé pour des applications
de convection naturelle.
Écoulements cisaillés libres :
Les écoulements cisaillés libres ont été souvent
étudiés en régime de développement temporel.
L'originalité des études du groupe dans ce domaine est le
régime de développement spatial, afin de se rapprocher des
conditions réelles. Les cas de la couche de mélange et du
jet en rotation ont été considérés et simulés
numériquement. Concernant la couche de mélange, les
résultats obtenus ont été comparés avec succès
aux mesures expérimentales fournies par le CEAT de Poitiers. Le
comportement des modèles de sous maille utilisés et
l'influence des perturbations et des conditions amont ont
été nettement mis en évidence. La prochaine étape
de ce travail sera d'étudier plus en détail le
comportement des modèles de sous maille sous l'effet de la
rotation, c'est-à-dire l'influence d'un cisaillement secondaire
azimutal sur une couche de mélange classique.
Influence des effets 3D sur
les résultats des simulations numériques :
Le cas de l'écoulement autour
d'un cylindre à section circulaire a été considéré et
étudié à des nombres de Reynolds allant de 100 à 50000.
On a montré que les calculs 2D peuvent surévaluer jusqu'à 100
Convection naturelle turbulente :
Le cas de la cavité différentiellement chauffée a été traité pour
des nombres de Rayleigh élevés. Cette situation est délicate à
simuler car elle met en présence plusieurs régimes d'écoulement
(laminaire, turbulent) avec des régions de transition entre ces
régimes. Pour de tels simulations, il est alors intéressant
d'étudier les potentialités de la simulation des grandes échelles
ainsi que la modélisation de sous maille associée. En particulier,
pour pouvoir se passer de l'analogie de Reynolds qui ne semble pas
pertinente dans ce type d'écoulements, en collaboration avec le
LEPTAB de La Rochelle,
nous avons mis au point un modèle de diffusivité de sous maille,
basé sur le modèle d'échelles mixtes développé au LIMSI pour le
transfert d'énergie cinétique entre échelles. Les validations font
l'objet de travaux en cours. Cette validation devrait aussi
s'étendre à d'autres configurations (aérodynamique par exemple).
Contrôle des écoulements turbulents :
Grâce à la miniaturisation des technologies de commande, le
contrôle des écoulements en régime turbulent devient intéressant
et possède de nombreuses retombées applicatives. Nous avons
souhaité porter un effort important de recherche dans cette voie
pour mettre en oeuvre et fournir les outils nécessaires au
contrôle opéré par voie numérique. Le but de cette partie est bien
entendu d'améliorer les écoulements en terme de gain d'énergie
(réduction de traînée, amélioration du mélange, du transfert
thermique pariétal, ...). Deux études sont actuellement menées
dans ce sens.
Contrôle de la turbulence en zones de proche paroi :
Le but est ici de mettre en oeuvre une stratégie, "réalisable"
en pratique, du contrôle de couche limite turbulente de plaque
plane pour obtenir une réduction de traînée significative. L'idée
est alors de coupler une technique statistique d'identification de
structures énergétiques (Décomposition Orthogonale aux Valeurs
Propres, POD) à une stratégie de contrôle par action à la paroi
(soufflage/aspiration). La POD est une technique de
post-traitement qui permet une description compacte des évolutions
(temporelles ou spatiales) compliquées. Comme l'écoulement est
chaotique, la reproduction exacte de la dynamique détaillée n'est
ni faisable, ni nécessaire et la POD réussit à reproduire les
phénomènes de production d'énergie cinétique turbulente dans la
zone de proche paroi. Les résultats numériques du couplage de
cette technique avec des actions à la paroi, suggèrent que des
gains de traînée substantiels pourraient être obtenus par une
dépense d'énergie limitée. Il reste néanmoins à évaluer
précisément cette procédure et à étudier ses facteurs limitants.
C'est dans cette voie que seront poursuivis les travaux en cours.
Contrôle des instationnarités autour de corps épais :
Le but est ici de mettre en oeuvre et d'évaluer des techniques
de contrôle pour l'amélioration des performances aérodynamiques.
Deux moyens de contrôle (rotation ou aspiration) sont
successivement appliqués dans le cas de l'écoulement autour d'un
cylindre. Cette étude est menée à partir de simulations des
grandes échelles. Bien que le contrôle par rotation s'avère
efficace d'un point de vue purement aérodynamique, il semble
difficilement concevable du fait des vitesses de rotation élevées.
La technique basée sur l'aspiration à la paroi semble plus
prometteuse que ce soit d'un point de vue aérodynamique que
technologique. Les simulations montrent l'influence de la position
de la zone d'aspiration sur les performances en terme de gain de
traînée. Dans un souci de validation, les résultats de simulation
vont être comparés à des résultats expérimentaux obtenus au LEA de
Poitiers . Cette étude doit se
poursuivre en prenant en compte des cas plus réalistes, proches de
situations industrielles et en utilisant simultanément plusieurs
techniques de contrôle.
Méthodes inverses pour les turbomachines
Une approche inverse tridimensionnelle basée sur la formulation
pseudo-Potentiel-Vorticité a été mise au point dans le cadre
d'un écoulement incompressible de fluide parfait autour d'un
rotor. Cette étude est l'aboutissement des recherches sur les
méthodes inverses entreprises depuis une décennie par
l'équipe de turbomachines du LIMSI. Nous sommes passés des
approches 2D du type S2-S1 (i.e. calcul méridien et calcul
aube-à-aube) basée sur la formulation fonction de
courant-vorticité (Ψ,Ω)vers une approche
tridimensionnelle en (
THÈME 2 : ÉCOULEMENTS INSTATIONNAIRES
COMPRESSIBLES
Ces dernières années, les travaux en fluide compressible se
sont orientés vers l'étude d'écoulements en situations
instationnaires, transitoires ou pleinement turbulentes. Pour
atteindre une prédiction et une analyse correcte de ces
écoulements, il faut non seulement se doter d'outils numériques
faibles, mais aussi valider ces outils et ainsi, définir leur
domaine d'application pour les cas d'écoulements considérés. Pour
cela, trois études sont réalisées dans ce cadre : la
première concerne la recherche de schémas à capture de
chocs de haute précision adaptés à la simulation des
grandes échelles, la deuxième est relative à l'analyse
des modèles de sous maille en écoulements compressibles et la
troisième correspond à l'étude des potentialités
de la simulation des grandes échelles dans des applications
proches des préoccupations industrielles.
Schémas à capture de choc de haute précision :
Depuis plusieurs années, la Simulation des Grandes Echelles (SGE)
a fait l'objet d'une attention particulière du fait de la
puissance qu'elle offre dans l'analyse de la dynamique
des écoulements à haut nombre de Reynolds. Dans ce type
d'approche, la qualité des résultats dépend non seulement de
la capacité du schéma numérique, associé au maillage de
calcul, à reproduire la physique des phénomènes mis en jeu,
mais aussi de la qualité de la modélisation de sous maille.
Bien que des schémas non-dissipatifs d'ordre élevé se soient
avérés être des candidats adaptés à la SGE, il nous est
apparu intéressant d'évaluer les potentialités de schémas
d'ordre élevé, intrinsèquement dissipatifs et originalement
construits pour la capture de discontinuité (schémas à
capture de choc). En effet, jusqu'à ce jour les interactions
possibles entre la dissipation du schéma numérique et celle de
la viscosité de sous maille n'ont été que très peu
abordées. Une des préoccupations fondamentales pour obtenir
des SGE de qualité est de répondre à la question : quel est
l'ordre de grandeur de la viscosité de sous maille par rapport
à la viscosité numérique ? La première étape a pour
but l'analyse du comportement des schémas de capture de chocs
(TVD, MUSCLE, ENO...), en présence de chocs mais sans
modèle de sous maille : plusieurs simulations directes à
nombres de Reynolds modérés, de l'interaction choc-couche
limite, choc-tourbillon, choc-spot de température ont
été effectuées en collaboration avec d'autres
laboratoires (SINUMEF/ENSAM, DSNA/ONERA). Les résultats
obtenus ont montré l'importance de la viscosité
numérique des divers schémas utilisés, à mesure
que le nombre de Reynolds augmente. Parmi ces schémas il faut
choisir ou inventer celui qui introduira le moins de viscosité
numérique afin de pouvoir analyser les effets des modèles
de sous maille. C'est dans cette direction que cette recherche est
actuellement poursuivie.
Simulation des grandes échelles et modélisation de
sous maille :
Parallèlement, nous avons fait porter nos efforts sur la
modélisation de sous maille adaptée aux écoulements de fluide
compressible. Afin d'éviter les effets de paroi, nous avons
considéré un cas d'écoulement libre : le développement
spatial d'une couche de mélange pour lequel le CEAT de
Poitiers dispose de bases de données bien documentées. Une
étude systématique du comportement des modèles de sous
maille a été réalisée, montrant que la
surdissipation de certains modèles peut faire disparaître
les grosses structures de l'écoulement. Cette étude
préliminaire nous a permis de fixer notre choix sur un des
modèles les moins dissipatifs : le modèle d'échelles
mixtes. Les résultats 3D utilisant ce modèle
d'échelles mixtes ont été comparés avec un
très bon accord aux mesures du CEAT. Une étude des effets
de compressibilité sur les résultats a de plus été menée
montrant (dans la plage des nombres de Mach étudiés) un bon
comportement de la SGE et de la modélisation de sous maille.
Cette recherche est poursuivie avec l'introduction de modèles
tensoriels et de schémas numériques de haute
précision.
Simulation des grandes échelles d'écoulements
confinés 3D :
Les écoulements complexes à grands nombres de Reynolds, en
présence de parois sont jusqu'à maintenant prédits et
analysés avec des modèles statistiques (RANS) et
limités par conséquent aux régimes stationnaires. Afin
d'étudier les potentialités d'une approche SGE en
comparaison avec celle utilisant les RANS, le problème de
l'écoulement dans une tuyère transsonique a été
étudié dans le cadre du Consortium Industrie Recherche sur
les Turbomachines (CIRT), en collaboration avec le LEMFI. Cet
écoulement d'étude sert en particulier à modéliser certains
phénomènes physiques instationnaires se produisant tant au sein
d'une turbomachine que dans une entrée d'air supersonique. Les
résultats donnés par la SGE sont en relativement bon
accord avec les mesures expérimentales. Ils complètent tout
à fait les résultats obtenus par modélisations statistiques
par les aspects instationnaires. Cette étude a été
complétée par une analyse des bilans énergétiques.
Néanmoins, les calculs issus de SGE sont onéreux en temps de
calcul. Ils doivent être restreints à des régions de l'écoulements
dans lesquels les instationnarités à grandes échelles sont dominantes. De ce
fait pour simuler le fonctionnement aérodynamique d'une machine " complète ", il est nécessaire de
prévoir des méthodes de couplage entre des simulations obtenues à
partir de modèles statistiques (RANS) sur l'ensemble de la machine
et des simulations des grandes échelles dans des zones
restreintes. C'est dans cette voie que s'oriente cette étude en
proposant des méthodes de génération de conditions instationnaires
aux frontières de la zone restreinte. A ce titre, nous participons
au Réseau de Recherche et Innovation Technologique (RRIT) " Recherche Aéronautique sur le Supersonique
", dans le projet " outils numériques avancés pour la conception de prises d'air
avec système de contrôle ", en collaboration avec l'ONERA-DAAP, le
LEMFI et SINUMEF-ENSAM. Soulignons aussi qu'au même titre, nous
prenons part à l'accord cadre CNRS / Université Urbana-Champaign,
dans une étude des relations qui peuvent exister entre SGE et
Décomposition Orthogonale aux Valeurs Propres (POD, Proper
Orthogonal Decomposition), en collaboration avec le LEA de
Poitiers.
J.L. Guermond, O. Daube, Ta Phuoc Loc, C. Tenaud
Viscosité numérique et SGE : Le groupe s'est
lancé depuis quelques années dans une importante réflexion
sur la Simulation des Grandes Échelles (SGE) de la turbulence.
L'idée à la base de ce projet est qu'avec les ressources
informatiques disponibles actuellement, il n'est pas envisageable
de faire des simulations numériques directes des écoulements
turbulents de type industriel. Par contre, on peut espérer ne
pas être trop loin de la vérité en ne simulant correctement
que les échelles les plus énergétiques des écoulements
(i.e. les plus grandes) et en modélisant l'interaction de ces
échelles avec les petites échelles non résolues. Cette
stratégie a donné naissance à toute une famille de
méthodes numériques regroupées communément sous le nom de
Simulation des Grandes Échelles (SGE).
En régime turbulent, la convection nonlinéaire est le phénomène
dominant, i.e. dans les équations de la mécanique des fluides le caractère
hyperbolique domine. Il peut sembler naturel alors de mettre en oeuvre des méthodes
numériques adaptées aux problèmes hyperboliques :
décentrement, capture de choc, etc. Toutes ces méthodes
introduisent une viscosité numérique ad hoc. Lorsque ce
type de technique est utilisé en association avec un modèle de
viscosité turbulente pour faire de la SGE, se pose la question
de l'importance relative de la viscosité de sous maille et de
la viscosité numérique du schéma. Cette question est
une préoccupation centrale du groupe Dynamique de Fluides et
Turbulence. En collaboration avec l'ONERA et le SINUMEF (ENSAM),
nous développons des schémas à haute précision afin de
minimiser et quantifier l'impact de la viscosité
numérique.
Stabilisation par viscosité de sous-maille :
Parallèlement aux expérimentations numériques, nous essayons
de justifier mathématiquement l'approche SGE. Dans cet esprit,
une méthode de stabilisation a été développée pour
l'approximation des opérateurs différentiels linéaires
monotones. L'idée principale consiste à décomposer l'espace
d'approximation de la solution en échelles résolues et
échelles de sous-mailles de sorte que la forme bilinéaire
associée au problème satisfait une condition inf-sup par
rapport à cette décomposition hiérarchique. On obtient une
approximation de Galerkin optimale en introduisant un terme de
diffusion artificielle sur les petites échelles (i.e. une
viscosité de sous-mailles) qui est similaire à certains
modèles de viscosité turbulente de sous-maille. Des
résultats théoriques de stabilisation et de convergence
démontrant l'intérêt de cette approche ont été
prouvés. Cette théorie contribue aux fondements
mathématiques des techniques de Simulation des Grandes
Échelles qui demeurent pour l'instant largement heuristiques.
L'extension de la méthode dans le cadre des équations de
conservation non linéaire est actuellement en cours. Un des
objectifs de ces recherches est de montrer que ce type de
technique permet de sélectionner les solutions
entropiques.
Méthode de projection : Les méthodes de
projection de A.J. Chorin et R. Temam sont des algorithmes
d'approximation des équations de Navier--Stokes incompressible
très performants. Il s'agit de techniques de pas fractionnaires
basées sur une marche en temps qui sépare le problème de
convection--diffusion de la contrainte d'incompressibilité. A
chaque pas de temps, la vitesse déduite du sous-pas de
convection--diffusion est projetée sur l'espace des champs de
vecteurs à divergence nulle et à trace normale nulle à la
frontière du domaine. L'analyse théorique de la convergence de
ces méthodes dans un cadre totalement discret est longtemps
restée un problème ouvert. Deux résultats théoriques
importants ont été obtenus. D'une part le cadre fonctionnel de
la méthode a été clarifié. D'autre part, un théorème
de convergence à l'ordre
Formulations alternatives :La contrainte
d'incompressibilité (spécificité des équations de Navier--Stokes incompressible) peut être (en apparence
seulement) contournée en introduisant une fonction de courant ou
un potentiel vecteur pour la vitesse. La difficulté consiste
alors à résoudre un problème du quatrième ordre en espace
(un biharmonique est en jeu). Cette nouvelle difficulté peut
être contournée en introduisant le tourbillon de la vitesse
comme variable auxiliaire. On obtient ainsi des formulations
alternatives des équations de Navier-Stokes. Un certain nombre
de résultats d'équivalence entre certaines formulations
alternatives et les équations de Navier-Stokes écrites en
variable primitives ont été établis. Une méthode de pas
fractionnaire en formulation vitesse--tourbillon similaire à
la méthode de projection a été mise au point. Cette
méthode a été programmée, validée et depuis
exploitée intensivement.
P. Gougat, F. Lusseyran, A. Choisier, A. Rambert
Nos développements expérimentaux ont pour vocation d'être
conduits en étroite collaboration avec les modélisations et
simulations réalisées au sein du département de mécanique
énergétique. L'étude de l'interaction d'une couche limite
avec une encoche correspond à cet objectif. En effet, cet
écoulement fatalement instationnaire est à la fois un cas test
pour l'évaluation des simulations numériques (notamment en ce
qui concerne les modèles LES) et aussi un modèle pour les
problèmes de renouvellement de l'air dans les rues canyon (contrat
Primequal du Ministère de l'Environnement, géré par le
Programme Environnement Vie et Société du CNRS).
En parallèle à l'expérience (Vélocimétrie par Image de
Particules 2D, PIV, Particule Image Velocimetry), un code LES
développé au LIMSI permet une simulation tridimensionnelle de
l'écoulement jusqu'à des nombres de Reynolds de 10000. Les
premières comparaisons à un nombre de Reynolds modéré sont encourageantes ; la fréquence principale des
échappées tourbillonnaires, mesurée en aval par
vélocimétrie à effet Doppler, est bien retrouvée dans les
simulations. En fait, les visualisations montrent le caractère
souvent tridimensionnel des structures tourbillonnaires. L'effort
de développement de cette année a donc visé à étendre la
mesure des champs de vitesse par vélocimétrie par image de
particules (PIV) 2D à une mesure de la troisième composante de
la vitesse. Des comparaisons plus complètes avec la simulation
numérique seront alors possibles. Nos travaux avec Georges
Quénot pour le développement d'une approche PIV 3D par flot
optique ont déjà conduit à une méthode originale de
calibration permettant d'identifier sur une seule image de mire
l'ensemble des paramètres définissant la transformée
projective de la prise de vue. Lorsque nous disposerons des champs
de vitesses 3D mesurés et simulés les étapes de
validations seront à explorer en tenant compte des perspectives
suivantes. Dans le cas d'écoulements complexes (coexistence de
macro structures instationnaires et de turbulence), la comparaison
entre expérience et simulation ne peut se réduire à une
simple comparaison quantitative du vecteur vitesse en fonction du
temps et de la position. Les non-linéarités et la
sensibilité aux conditions initiales qui en résulte, les
hypothèses de modélisation et les limites métrologiques,
imposent le développement d'approches variées pour
différents critères de validations.
Notons, qu'au titre de la mesure du champ de vitesse
tridimensionnel, nous sommes partie prenante dans le projet de
réalité virtuelle du LIMSI.
Par ailleurs la collaboration avec Laurent Huber de l'Unité
de Bioclimatologie de l'INRA Grignon, sur la caractérisation de la
dispersion de particules biotiques a été poursuivie. La PIV a
permis de mesurer la dynamique de la sédimentation pour différents
types de pollens transgéniques.
Organisation de colloques : J.-L. Guermond et C.
Tenaud ont participé à l'organisation des Ecoles de printemps de Mécanique des
Fluides Numérique de 1999 et 2001. Ils ont été également membres organisateurs
de deux journées thématiques sur la " Simulation des Grandes Échelles :
Problèmes théoriques et applications " à Orsay en 2000.
Activités ou responsabilités d'enseignement
liées à la Recherche :Le groupe comprend 4 Enseignants
Chercheurs : A. Cadiou (ATER, Paris VI), C. Nore (MC, Paris XI),
S. Pellerin (MC, Paris XI), A. Sergent (ATER, Paris VI). Les
chercheurs participent aux enseignements de différents DEA :
Mécanique de Paris 6 (J.L. Guermond), Dynamique des Fluides et
des Transferts de Paris 11 (B. Viney, C. Tenaud, P. Gougat),
Mécanique Énergétique de l'Université de Nancy, Fluides
Atmosphères et Plasmas de l'Université d'Orléans (F.
Lusseyran). Nous intervenons dans l'enseignement de quelques
Grandes Écoles : ENSTA et ENPC (J.-L. Guermond). Le groupe
accueille régulièrement des stagiaires de 2e et 3e cycles
des Universités et des Grandes Écoles.
Participation à des séminaires :
A. Dulieu est responsable de l'organisation du Séminaire de
Mécanique du Plateau d'Orsay. Plusieurs membres du groupe
(J.L. Guermond, C. Tenaud, L. Doris, L. Coquart)
ont participé aux séminaires de l'ASCI sur la simulation
des grandes échelles pour les écoulements turbulents.
Chacun intervient à titre individuel dans divers séminaires.
Actions de vulgarisation :
Nous accueillons régulièrement des groupes de
collégiens et de lycéens dans le cadres
de journées de sensibilisation aux sciences.
Un livre d'enseignement de niveau 3e cycle
est à paraître (J.-L. Guermond).
Responsabilités institutionnelles : C. Tenaud est
co-responsable du thème Écoulements instationnaires du
Réseau Consortium Industrie-Recherche sur les Turbomachines
(CIRT) et B. Viney est responsable du thème méthodes inverses
dans ce réseau. Nous sommes présents dans diverses Commissions
de Spécialistes : S. Pellerin est membre de la CSE de
l'Université Paris 11. C. Nore est membre de la CSE de
l'Université Paris 11 et de l'ENS Ulm. C. Tenaud est membre de
la CSE de l'Université Paris 6 et a été élu au Comité Scientifique du
Département Sciences Pour l'Ingénieur (SPI) du CNRS.
Relations scientifiques : Le groupe participe aux
travaux de plusieurs GDR : Mécanique des fluides active (B. Podvin, C. Tenaud), GDR turbulence (C. Nore). Nous entretenons un
réseau de collaborations avec divers laboratoires et
institutions : avec SINUMEF (ENSAM) dans le domaine des méthodes
de haute précision pour les fluides compressibles (V. Daru, C.
Tenaud) ; avec l'ONERA, pour les recherches sur la modélisation
de la turbulence et sur les dispositifs de réduction de
trainée ; avec le LEA/(CEAT et LMF) de Poitiers dans le domaine
de la validation modèles/réalité expérimentale pour les
écoulements laminaires confinés et des structures cohérentes
des écoulements turbulents libres (J.-L. Guermond et C. Tenaud);
avec le CERMICS de l'ENPC (J.-L. Guermond) ; avec l'INRA dans le
domaine de la modélisation du phénomène de dispersion des
particules biotiques dans l'atmosphère ; avec le CEA sur les
méthodes de viscosité de sous-maille (J.-L. Guermond) ; avec
l'École Navale de Brest sur les méthodes inverses pour les
hélices marines (B. Viney). De plus, L. Ta Phuoc est Conseiller
Scientifique à l'ONERA.
Conventions de recherche et contrats : Nous sommes
soutenus par la DSA/DGA via l'ONERA/ DSNA dans le domaine de la
simulation numérique d'écoulements instationnaires turbulents
(contrat pluriannuel). Le groupe a été financé par 7
contrats de recherche pendant la période 1998-2001 : Air
liquide ; CNES ; ONERA ; INRA ; LTPM ; Programme Supersonique du MRT,
Programme Primequal. Nous travaillons avec la SNECMA, EDF et
ALSTOM dans le cadre du réseau CIRT (convention de recherche).
Le CNES a soutenu le groupe pour développer des méthodes
numériques de détermination et d'analyse des effets de
viscosité dans les turbomachines par l'intermédiaire d'une
bourse de Post-doc.
Responsabilités institutionnelles : C. Tenaud est
secrétaire du pôle France West Ercoftac et représentant de
ce pôle au Scientific Program Committee.
Relations scientifiques : Le groupe entretient des
relations suivies avec des instituts ou des personnalités
étrangères : le Department of Fluid Mechanics de Technical
University of Denmark ; the University of Texas, Austin ; le Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale du Politecnico di Milano
(Professeur invité : L. Quartapelle, Doctorant : N. Parolini) ;
M.J. Safi (ENIT, Tunisie) ; S.C.R. Dennis (Université de
Waterloo, Canada) ; K.N. Ghia (Université de Cincinnati, USA) ;
C. Dalton (Université de Houston, USA) ; J. Shen (Université
d'Orlando, USA) qui a bénéficié d'un poste en accueil CNRS ; P. Minev (Canada). J.-L. Guermond est depuis cette année mis à
disposition au Texas Institute for Computational and Applied
Mathematics, University of Texas, Austin avec lequel il entretient
une coopération. Enfin, J.-L. Guermond est membre du comité
international d'organisation de la conférence ECCOMAS 2001.
C. Tenaud, L. Bentaleb, A. Cadiou, V. Daru, L.
Coquart, L. Ta Phuoc
(en collaboration avec G. Quénot (CLIPS-IMAG), A. El Gafsi (Univ.
de Tunis )<#271#>