Archives : Évènements

Séminaire FTC : Stability of foam films and bubbles stability

Emmanuelle Rio

The stability of soapy objects such as films, bubbles and foams has been studied widely because of the numerous applications concerning food industry, climate prediction or artistic utilization of giant bubbles.

It has been demonstrated that their stability is primarily affected by the thinning dynamics of the thin soap films. The drainage dynamics, which is the capillary or gravity driven flow in the liquid film has been widely investigated [1]. However, more recently, researchers also became interested in the influence of evaporation on this thinning dynamics [2,3].

In this seminar, I will show that, to describe bubble stability, evaporation must be taken into account as soon as the films are thin enough [4]. We will see that the bubble lifetime can be predicted by taking into account both the drainage and the evaporation to describe the thinning dynamics [2] and that this is all the more important concerning the stability of giant soap films. I will also esquisse some hypothesis concerning the influence of physical-chemistry on the film thinning and evaporation. This last result comes from a collaboration with bubbles artists, in which we developed a scientific approach to rationalize their best recipes.

[1] H. Lhuissier and E. Villermaux, J. Fluid Mech., 2012, 696, 5-44.
[2] J. Miguet, M. Pasquet, F. Rouyer, Y. Fang and E. Rio, Soft Matter, 2020, 16, 1082–1090.
[3] S. Poulain and L. Bourouiba, Phys. Rev. Lett., 2018, 121, 204502.
[3] A. Roux, A. Duchesne, M. Baudoin, Physical Review Fluids, 7(1), L011601,2022.
[4] Champougny, L., Miguet, J., Henaff, R., Restagno, F., Boulogne, F., Rio, E., Influence of evaporation on soap film rupture. Langmuir, 34(10), 3221-3227, 2018.

Séminaire FTC : Microgravity E-FIELD Flames on the ISS and Gas Hydrates for Combustion Research – Alice Yu-Chien

Yu-Chien (Alice)

Associate Project Scientist
Director of Lasers, Flames & Aerosols
UNIVERSITY OF CALIFORNIA
Irvine, CA USA

ABSTRACT:

Electric Field Effects on Laminar Diffusion Flames (E-FIELD Flames) is one of the Advanced Combustion via Microgravity Experiments (ACME) of the National Aeronautics and Space Administration (NASA). The E-FIELD Flames experiment studies a hydrocarbon flame jet to determine how an electric field leads to an electric body force and a resultant ion-driven wind when the normal 1-g buoyant force is not participating in the process. The E-FIELD Flames experiment was boarded onto the international space station on March 14th, 2018 (\pi day) and was accomplished in November of the same year. The goal of the study is to expose the physico-thermo-chemical processes when an electric field is applied without gravitational effect. The results show that the flame is most compact at saturation while the measured voltage to current (VCC) curve demonstrates parabolic behavior after saturation which differs from observations in 1 g on Earth. The second part of the talk will briefly survey the current research developing in the Keck Foundation Deep Ocean Power Science Laboratory (DOPSL) and the Lasers, Flames & Aerosols Research Group (LFA) at UCI, including high pressure combustion experiments, water addition combustion, methane hydrate combustion, carbon dioxide hydrate fire extinguishment, and hydrogen/methane blending for optical diagnostics measurement.

Séminaire FTC: Dynamics and Bifurcations of Swirling Jets – Chris Douglas

ABSTRACT:
Among the family of canonical shear flows, swirling jets represent a remarkable genus with widespread practical and scientific interest. Despite this interest, the swirling jet parameter space has proven difficult to repeatably characterize via experiments and conventional time-marching computations. Even in the laminar regime, swirling jets host a suite of rich physics related to the complex interplay among axial and azimuthal shear layers, centrifugal forces, propagating inertial waves, and various geometric effects. These myriad interactions lead to pronounced nonlinear effects including, in particular, multivalued relationships among distinct steady and unsteady states. In this seminar, I will summarize results from three recent reports that rigorously characterize the dynamics and bifurcations of circular and annular laminar swirling jets using branch continuation methods. This approach allows a concrete exposition of the swirling jet’s underlying state space, which can then be related back to its behavior in the physical space. The chosen examples offer insight into several important dynamical features of swirling jets including central jet/wall jet transitions and precessing vortex core (PVC) oscillations.

BIO:
Christopher Douglas is currently a Marie Sklodowska–Curie postdoctoral fellow at the Hydrodynamics Laboratory (LadHyX) at Ecole Polytechnique in France. Chris’ postdoctoral research, supervised by Lutz Lesshafft (l’X) and Wolfgang Polifke (TUM) investigates the response of hydrogen jet flames to generic perturbations using the framework of resolvent analysis. Prior to his postdoc, Chris completed his PhD in Mechanical Engineering at Georgia Tech in May 2021 under the supervision of Tim Lieuwen, where his doctoral studies focused on the dynamics of swirling jets and jet flames.

 

Séminaire FTC: Modeling and controlling turbulent flows through deep learning – Ricardo Vinuesa

Abstract:

The advent of new powerful deep neural networks (DNNs) has fostered their application in a wide range of research areas, including more recently in fluid mechanics. In this presentation, we will cover some of the fundamentals of deep learning applied to computational fluid dynamics (CFD). Furthermore, we explore the capabilities of DNNs to perform various predictions in turbulent flows: we will use convolutional neural networks (CNNs) for non-intrusive sensing, i.e. to predict the flow in a turbulent open channel based on quantities measured at the wall. We show that it is possible to obtain very good flow predictions, outperforming traditional linear models, and we showcase the potential of transfer learning between friction Reynolds numbers of 180 and 550. We also discuss other modelling methods based on autoencoders (AEs) and generative adversarial networks (GANs), and we present results of deep-reinforcement-learning-based flow control.

Bio:
Dr. Ricardo Vinuesa is an Associate Professor at the Department of Engineering Mechanics, at KTH Royal Institute of Technology in Stockholm. He is also a Researcher at the KTH Climate Action Centre and Vice Director of the KTH Digitalization Platform. He studied Mechanical Engineering at the Polytechnic University of Valencia (Spain), and he received his PhD in Mechanical and Aerospace Engineering from the Illinois Institute of Technology in Chicago. His research combines numerical simulations and data-driven methods to understand and model complex wall-bounded turbulent flows, such as the boundary layers developing around wings and urban environments. Dr. Vinuesa has received, among others, an ERC Consolidator Grant and the Göran Gustafsson Award for Young Researchers.

Workshop Méthodes Frontières Immergées en Nouvelle-Aquitaine

Le Groupe Transversal Simulation Numérique et Modélisation (GT SiMoN) a pour ambition d’aider les chercheurs de l’institut Pprime Pprime et du Laboratoire de Mathématiques et Applications à développer des synergies sur des activités de recherche en lien avec la simulation numérique et le calcul scientifique afin d’une part d’aider dans les axes scientifiques des laboratoires et d’autre part de permettre l’éclosion de nouvelles thématiques. Cette année, le GT-SiMoN organise à Poitiers un évènement fédérateur au niveau régional.

Dans la continuité des journées Calcul et Simulation en Nouvelle Aquitaine organisées à Arcachon en décembre 2021, nous organisons les 4 et 5 Octobre 2022 à Poitiers un Workshop sur une thématique commune à un nombre important de chercheurs de l’institut Pprime, du LMA et au niveau régional, à savoir les méthodes de frontières immergées (IBM). Le but de ces deux journées est de poursuivre les échanges scientifiques avec les collègues de la région afin de déboucher sur deux ou trois propositions de stages Master2 que nous financerons pour l’année universitaire 2022/2023.

Ce Workshop sera divisé en une journée dédiée aux IBM pour écoulements incompressibles et l’autre aux écoulements compressibles. Ces journées seront elles-mêmes divisées en deux moments, la matinée dédiée aux présentations et l’après-midi à des tours de table/discussions sur les sujets vues le matin. Les matinées débuteront par deux exposés d’experts suivis d’exposés de jeunes docteurs ou doctorants confirmés, qui présenteront leurs travaux sur ces méthodes.

Comité d’organisation :

Nicolas James
Philippe Parnaudeau

Comité scientifique :

Héloïse Beaugendre
Julien Dambrine
Eric Lamballais
Thomas Milcent
Arnaud Mura

 

Site: https://jibmna.conference.univ-poitiers.fr/index.php

Séminaire FTC: Freezing contact line – Thomas Séon

Freezing contact line

Thomas Séon
Institut ∂’Alembert, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France

Ice accretion on airplane, wire or roadway, formation of ice fall, ice stalactite, frozen river or aufeis, are a few examples of ice structures formed by the solidification of capillary flows (drop, rivulet, film). Among the many scientific questions that remain open to understand these problems, the effect of freezing on the contact line motion is undoubtedly one of the most important and mysterious. In this talk, we experimentally investigate three situations where advancing and receding contact line is coupled to freezing : capillary and inertial spreading of a water droplet on a cold substrate and water film dewetting on its own ice. These configurations allow us to propose the main mechanisms that explain the arrest of a contact line due to solidification and to tackle the intricate problem of the wetting of water on ice.

Séminaire FTC: Application of Passive and Active Flow Control to a Supersonic Multistream Rectangular Nozzle – Mark Glauser, PhD

ABSTRACT

Passive and active flow control techniques are applied experimentally to examine different aspects of a supersonic multistream rectangular nozzle representing a modern airframe-integrated variable cycle engine. The flow is comprised of a core stream (M = 1.6) and bypass (M = 1.0) that merge behind a splitter plate and exit through a Single Expansion Ramp Nozzle (SERN) onto an aft-deck. Previous efforts for the nominal nozzle configuration have shown that an instability initiated at the splitter plate trailing edge (SPTE) influences the effectiveness of the third stream as a barrier for the aft-deck and persists through the entire domain due to its reaction with the shock train. To address this, the passive flow control was implemented by introducing sinusoidal spanwise modifications along the splitter plate edge. The SPTE was identified as the highest region of sensitivity via LES. Results on different spanwise wavenumbers indicate reduction of the dominating tone with increasing wavenumber. Additionally, the sinusoidal trailing edge induces streamwise vorticity, which enhances mixing between the two streams and breaks up the shed structures seen previously. A wavenumber corresponding to one simulated was tested experimentally via the use of simultaneous nearfield pressure and velocity in conjunction with far field acoustics. Fairfield acoustic measurements have confirmed the diminishment of the tone for the wavy SPTE. PIV and velocity profiles for mean fields revealed higher plume vectoring for the nominal aft-deck. The shear layers and the region along the aft-deck surface displayed significant enhancement of velocity variability through low order statistics. As a result of this increase, the POD modes were reordered for the wavy SPTE. Wavy modes had smaller spatial structures presented in lower modes, with increased energy content when compared to the same modes in the nominal flow.   Current active control experiments involve replacing the wavy splitter with a bank of jets spaced at the same wavelength.   This allows us to explore if similar results to the wavy splitter can be obtained with the nominal splitter and the bank of jets.

Mark Glauser, PhD

Professor of Mechanical and Aerospace Engineering 

College of Engineering and Computer Science 

Professor of Physics,  College of Arts and Sciences 

Syracuse University 

263 Link Hall

Syracuse, New York 13244

Fellow: AIAA, ASME, APS, Institute of Physics (UK)

Séminaire FTC: L’inégalité diurne dans la baie du Mont-Saint-Michel : impact sur la dynamique des ressauts de marée et sur les archives sédimentaires

Lucille Furgerot

Le projet ANR Mascaret (2011 à 2015) a permis, entre autres, d’instrumenter le mascaret dans la baie du Mont-Saint-Michel. Cette baie hypertidal très étudiée dans sa partie externe pour des problématiques d’envasement reste peu connue dans sa partie interne. La dernière campagne de terrain menée dans l’estuaire interne de la Sée sur un cycle de marée semi-mensuel (14 jours), a fourni un set de données complet sur l’évolution des ressauts de marées en fonction du marnage et de leur impact sur le transport sédimentaire. Le couplage de ces données avec quelques observations récentes d’enregistrements sédimentaires met en évidence une amplification de l’inégalité diurne pouvant altérer la lecture des archives sédimentaires.

Légende :

a.Localisation du site d’étude (rectangle rouge); b.Lecture d’une coupe sédimentaire de berge. Chaque doublet (d1 à d9) représente le dépôt sédimentaire lors d’une seule phase de flot (1 doublet = 1 marée) ; c.Evolution de la hauteur d’eau (en rouge) et de la concentration en matières en suspension sur le fond (points noirs) et à 40 cm au-dessus du fond (points bleus), pour 4 marées successives. a.B. = above the bottom; TR = marnage externe mesuré à St Malo.

[d2] Soutenance de thèse – Thomas Larrieu – Mardi 7 juin à 13h30

Les interactions fluide-structure (IFS) sont aujourd’hui des phénomènes fortement étudiés, car elles interviennent dans un grand nombre d’applications. Dans les domaines maritime et fluvial, les dispositifs de récupération d’énergie, les systèmes de protection des cotes ou des berges ou encore les systèmes de ralentissement des crues sont basés sur ces IFS avec des structures artificielles ou naturelles. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectifs d’évaluer les conséquences de la présence de structures flexibles sur un écoulement turbulent dans différentes configurations. Les éléments flexibles utilisés sont des cylindres circulaires dont les caractéristiques mécaniques sont inspirées des propriétés de structures végétales aquatiques. Lorsque ces structures sont placées dans un écoulement, elles subissent de grandes déformations dont les phénomènes observables sont caractérisés par l’IFS pour laquelle le paramètre majeur est le nombre de Cauchy. Trois études principales composent ces travaux, avec dans un premier temps le cas fondamental d’une structure isolée dans un écoulement, dans un second temps l’étude de pertes de charge causées par un faisceau de structures et pour finir une application sur un dispositif hydraulique d’une canopée de structures flexibles sur le radier d’une passe à poissons à fentes verticales. Chacune de ces études a été menée expérimentalement et a conduit à la création d’un modèle numérique d’une part et d’autre part à l’étude d’une modélisation 1D sur la base des phénomènes mis en jeux. 

Les expériences menées ont nécessité la mise en place de mesures de hauteurs d’eau par sondes acoustiques, de vitesses tridimensionnelles locales avec sonde ADV (Vélocimètre Acoustique à effet Doppler), de vitesse 2D à deux composantes par méthode PIV (Vélocimétrie par Images de Particules) et des mesures de déformations des structures flexibles par ombroscopie. Les simulations numériques 3D instationnaires LES à surface libre avec IFS par couplage fort ont été réalisées et ont été validées à partir des résultats expérimentaux. Ces résultats de simulation ont permis de compléter les observations expérimentales en offrant des informations complémentaires sur les grandeurs des écoulements et sur les comportements des structures flexibles. De façon générale, pour une structure flexible isolée dans l’écoulement, son comportement dynamique (déplacements longitudinaux et transversaux) et les vitesses de l’écoulement dans son sillage dépendent des caractéristiques des régimes de l’écoulement et de la rigidité de la structure. Les fréquences du lâcher tourbillonnaire dans le sillage de la structure ont notamment été étudiées. Lorsque ces structures sont implantées en faisceaux de différentes densités, leur capacité de flexion réduit la résistance à l’écoulement et donc les pertes de charge par rapport à des structures rigides. Dans le cas où une canopée de structures flexibles est implantée sur le radier d’une passe à poissons, alors l’écoulement est modifié avec une réduction des vitesses et de l’énergie cinétique turbulente dans la canopée et une augmentation de la vitesse au-dessus. Le comportement hydraulique est modifié avec une baisse des coefficients de débits et des topologies très instationnaires dans les bassins. 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

Fluid-structure interactions (FSI) are nowadays highly studied phenomena because they are involved in a large number of applications. In the maritime and fluvial domains, energy recovery devices, shoreline protection systems or flood control systems are based on these FSI with artificial or natural structures. The work presented in this manuscript aims to evaluate the consequences of the presence of flexible structures on turbulent flow in different configurations. The flexible elements used are circular cylinders whose mechanical characteristics are inspired by the properties of aquatic plant structures. When these structures are placed in a flow, they undergo large deformations whose observable phenomena are characterized by the Fluid-Structure Interaction for which the major parameter is the Cauchy number. Three main studies compose this work, with first the fundamental case of an isolated structure in a flow, second the study of head losses caused by a bundle of structures and finally an application on a hydraulic device of a flexible structure canopy on the apron of a vertical slots fishway. Each of these studies was conducted experimentally and led to the creation of a numerical model on the one hand and on the other hand to the study of a 1D model based on the phenomena involved. 

The experiments carried out required the implementation of measurements of water heights by acoustic probes, of local three-dimensional velocities with ADV probe (Acoustic Doppler Velocimetry), of 2D velocity with two components by PIV method (Particle Image Velocimetry) and measurements of deformations of flexible structures by shadowgraphy. The 3D unsteady LES free surface numerical simulations with FSI by two ways coupling have been performed and validated from the experimental results. These simulation results complemented the experimental observations by providing additional information on the flow quantities and behaviours of the flexible structures. In general, for a flexible structure isolated in the flow, its dynamic behaviour (longitudinal and transverse displacements) and the flow velocities in its wake depend on the characteristics of the flow regimes and the stiffness of the structure. In particular, the frequencies of the vortex release in the wake of the structure have been studied. When these structures are implemented in bundles of different densities, their bending capacity reduces the flow resistance and thus the head losses compared to rigid structures. In the case where a canopy of flexible structures is implanted on the apron of a fishway, then the flow is modified with a reduction of velocities and turbulent kinetic energy in the canopy and an increase of the velocity above. The hydraulic behaviour is modified with a decrease in flow coefficients and very unsteady topologies in the pools.

Séminaire FTC: Présentation du Centre de Recherche Acoustique – Signal – Humain Campus B-17, Université de Poitiers – Philippe Micheau

Depuis 1997, Philippe Micheau est professeur de mécatronique au département de génie mécanique de l’Université de Sherbrooke (UdeS, Québec, Canada) et membre du réputé Groupe d’Acoustique de l’UdeS (GAUS). Il possède une expertise en mécatronique, en contrôle actif de bruits et vibrations, méthodes d’inspection ultrasonore et en ventilation liquidienne (89 articles, 10 brevets). Il a collaboré à de nombreux projets de recherche académique et industriel, nationaux et internationaux dans le domaine de l’acoustique et du médical. En 2018, après 18 ans de recherche sur la technologie Inolivent de ventilateur liquidien, il a co-fondé la compagnie Orixha (France) pour transférer ce traitement innovant dans les hôpitaux. Depuis 2020, il dirige le Centre Recherche Acoustique-Signal-Humain (CRASH-UdeS).

Le Centre Recherche Acoustique-Signal-Humain (CRASH-UdeS) fondé en 2020 est reconnu comme l’un des 23 Centres de recherche de l’Université de Sherbrooke. Il regroupe 18 professeures et professeurs sur 3 facultés (génie, école de musique, et physiologie),  plus de 60 étudiants et 10 professionnels de recherche. Il est reconnu pour l’excellence de ses activités et comme un espace privilégié où les étudiantes et étudiants des cycles supérieurs peuvent mener leur projet de recherche. Il vise à offrir un environnement de recherche diversifié, inclusif et équitable pour tous ses membres. Le CRASH-UdeS gère l’ensemble de son infrastructure majeure (salle anéchoïque, salle réverbérante, soufflerie anéchoïque) et de son équipement (vibromètre laser 3D, système d’acquisition multi-canaux, réseaux de microphones), via la Plateforme d’Instrumentation Mécanique de l’UdeS (PIMUS) reconnue et appuyée financièrement par la Faculté de Génie de l’UdeS. Au sein du CRASH-UdeS, le Groupe d’Acoustique de l’Université de Sherbrooke (GAUS), fondé en 1984, est un regroupement de 6 professeurs constituant le groupe académique en acoustique le plus réputé au Canada. En 2017, il a établi un partenariat avec plusieurs laboratoires d’acoustique réputés à Lyon et au Mans en France pour la création d’un Laboratoire International Associé (LIA) Jacques-Cartier en acoustique, qui a été approuvé par le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS, France).

Centre de recherche acoustique-signal-humain de l’Université de Sherbrooke – Université de Sherbrooke (usherbrooke.ca)