L’aéroacoustique en conduit examine la génération, la propagation et la réception du bruit généré par les fluides, en particulier dans le contexte des systèmes de ventilation, de chauffage, de climatisation et d’autres systèmes similaires. Dans de nombreuses situations, la présence d’obstacles (volet, clapet, coude…) dans la conduite rend l’écoulement turbulent. Le bruit d’obstacle occasionné se transmet au réseau aéraulique et peut constituer une gêne sonore.
La prévision ainsi que la mesure des niveaux de bruits engendrés par des écoulements turbulents en conduit est un thème de recherche qui fut initié lors du projet CEVAS (Conception d’Equipement de Ventilation d’Air Silencieux, 2013-2016) portant sur le développement d’outils de simulation et/ou moyens d’essais qui permettent de prendre en considération de manière efficace les aspects bruits en amont de la phase de conception des systèmes de ventilation d’air automobile. Le projet a permis le développement d’une formulation intégrale originale basée sur l’analogie de Ribner. La méthode ne nécessite que la connaissance du champ de pression issu d’une simulation LES incompressible sur les bords du domaine de calcul et permet de s’affranchir d’un calcul volumique coûteux. Les comparaisons de la puissance acoustique rayonnée avec les mesures, via la méthode dite ‘2N-ports’, ainsi que des mesures du champ de vitesse turbulentes au voisinage d’un obstacle inséré dans le conduit montrent de bons accords. Le cas spécifique de deux obstructions identiques séparées par une distance comparable au diamètre hydraulique montre des mécanismes de rétroaction fluide-acoustique de forte intensité. On montre que ces effets ne peuvent être capturés via la simulation numérique qu’en prenant en compte la compressibilité du fluide.
Typologie d'événements : Événements
Séminaire Équipe TriboLub, le 15 juin à 10h, H1
Mihai Arghir : Comparaison entre les méthodes d’homogénéisation et multi-échelles pour l’analyse d’écoulements compressibles entre surfaces rugueuses
La présentation porte sur une comparaison entre la méthode de l’homogénéisation et une méthode multi-échelles appliquées à l’équation de Reynolds compressible à coefficients irréguliers. L’équation modélise un écoulement compressible entre des surfaces rugueuses très peu espacées. L’utilisation de la méthode d’homogénéisation pour l’équation de Reynolds à coefficients irréguliers n’est pas nouvelle. La méthode multi-échelles est empruntée aux écoulements en milieu poreux (où seuls les écoulements dus aux gradients de pression sont présents) et est ici étendue pour prendre également en compte les termes de Couette. Le développement des deux méthodes est présenté en soulignant les similitudes et les différences. Des résultats illustratifs obtenus pour une géométrie réaliste montrent l’impact du maillage grossier, de la précision de la solution sur le maillage fin et l’effort de calcul des deux méthodes par rapport à l’équation de Reynolds compressible originale.
Charles Aboussafy: Une méthode de calcul découplée, basée sur la pression pour modéliser la cavitation en régime stationnaire – une stratégie de modélisation par éléments finis appliquée aux paliers
Cette étude présente un modèle de cavitation appliqué aux équations de Navier-Stokes dans des conditions stationnaires. Le développement du modèle proposé vise l’étude de systèmes avec des surfaces texturées, où l’équation de Reynolds ne peut pas être utilisée pour produire des évaluations précises. En effet, l’équation de Reynolds est efficace dans des plages restreintes de vitesses et pour des rapports limités des dimensions d’une texture. L’approche développée élimine ces limitations. Au lieu d’utiliser une approche par la méthode des volumes finis couramment utilisée en CFD, le modèle proposé est basé sur une discrétisation par éléments finis. La phase de cavitation est modélisée par une formulation barométrique. Par rapport aux modèles utilisant l’équation de Rayleigh-Plesset, l’avantage de la méthode proposée est qu’aucun paramètre ne doit être adapté expérimentalement. Les résultats préliminaires obtenus concordent à la fois avec les évaluations expérimentales et numériques extraites des articles de référence. En particulier, les pressions prédites sont en parfait accord avec les résultats numériques de référence présentés pour les paliers.
Journée François Lacas des doctorants en combustion
Journée François Lacas des doctorants en combustion
Le jeudi 9 mars 2023, l’institut PPRIME accueillera la journée François Lacas dans les locaux de l’ISAE-ENSMA. Lors de cette journée des doctorants en combustion, des étudiants en thèse en provenance de la France entière sont conviés pour présenter leurs dernières avancées et échanger en présence de spécialistes de la discipline issus des différents laboratoires, organismes de recherche et groupes français. Cette journée, co-organisée par l’institut PPRIME et le Groupement Français de Combustion (GFC) sera également l’occasion de réaliser l’assemblée générale du GFC, section Française du Combustion Institute.
Sparse sensing and Interpretable machine learning for surrogate modeling of complex systems
Abstract: Several problems in earth sciences and engineering arise from complex systems governed by nonlinear PDEs. There are two major challenges in this area: a) The need for a computationally efficient, rapid modeling capability to assist in design and forecasting, i.e. surrogate modeling, and b) The growing need to exploit sparsely sampled sensor and measurement data, to estimate the state of the full complex system i.e. sparse sensing. Both these challenges are characterized by lack of a robust theoretical or analytical formulation, unlike numerical simulation of partial differential equations. Data-driven techniques like machine learning have shown promise, but there is considerable progress to be made for applications. In this talk, I will present some recent advances our team at Los Alamos National Laboratory has made in these areas. I will discuss our sparse sensing learning approaches that can scale to large datasets in diverse applications. Additionally, I will present a few promising directions in the area of interpretable machine learning for surrogate modeling of PDEs, with a focus on fluid dynamics. We demonstrate that methods that reduce excessive dependence deep neural networks and instead achieve superior accuracy by a tighter coupling with the governing equations. I will also outline the path ahead and opportunities for collaborative research.
Quelques recherches numériques et expérimentales sur la structure de Notre Dame de Paris
Dans ce séminaire, différentes études concernant la structure de Notre Dame de Paris sont présentées. Ces recherches, lancées bien avant l’incendie du 15 Avril 2019, visent, d’une part, à évaluer le comportement de la cathédrale sous actions extrêmes, notamment tempête de vent et explosions, d’autre part à mieux en comprendre le comportement structural. Ces recherches ont concerné différentes parties structurales de la cathédrale: la structure de la nef, les arcs-boutants, les charpentes détruites par l’incendie. A travers la simulation numérique on a essayé aussi d’apporter une réponse à des questions encore laissées ouvertes par les historiens de l’architecture, notamment en ce qui concerne les transformations faites sur la cathédrale autour de 1220, lorsqu’elle était encore en cours de construction. Une recherche recente, celle-ci à caractère expérimentale, a permis de définir de manière précise l’action du vent sur la cathédrale et l’influence que l’environnement parisien a sur cette action.
Séminaire FTC : Des anneaux tourbillonnaires qui font du yoyo – Julie Albagnac
Résumé:
Les anneaux tourbillonnaires (AT) sont des structures toroidales de vorticité qui se forment naturellement dans les sillages d’objets ou lors d’éjection de fluide (jet impulsif). Ces tourbillons dominent ainsi la dynamique de nombreux écoulements et sont observés dans des environnements variés. De part leur topologie, les AT ont la propriété de se propager dès lors qu’ils sont créés. Ils transportent alors le fluide qui les compose le long de leur trajectoire. Cela leur confère un pouvoir d’agitation et de mélange dans des zones éloignées de leur lieu de génération. A l’occasion de ce séminaire je présenterai des études que nous avons menées à l’IMFT sur des AT évoluant dans des milieux (i) stratifiés en densité et (ii) rhéofluidifiants viscoélastiques.
(i) De nombreux écoulements sont stratifiés en densité. Par exemple, l’océan et l’atmosphère sont stratifiés en salinité et/ou en température et donc en densité. Lorsqu’un AT pénètre une stratification, les isopycnes se déforment et de la vorticité secondaire barocline est générée. La vorticité primaire, transportée par l’AT, va alors se réorganiser avec la vorticité secondaire. Concernant la dynamique du milieu support, des ondes de gravité sont forcées par l’impact de l’AT et il résulte des interactions fortes entre les ondes générées et la structure tourbillonnaire propagative.
(ii) De nombreux écoulements mettent en jeu des fluides ayant une rhéologie non-newtonienne. On peut citer par exemple le manteau terrestre et la plupart des fluides utilisés dans l’industrie agroalimentaire. Nous nous sommes intéressés à la dynamique singulière d’un AT dans un fluide viscoélastique. En particulier, nous essayons de comprendre les mécanismes menant au « rebond » de la structure tourbillonnaire en milieu infini, i.e., sans présence de paroi solide.
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.
Webinaire – Theoretical and numerical analysis of the evaporation of mono- and multicomponent single fuel droplets_ _Alejandro Millán-Merino, Eduardo Fernández-Tarrazo and __Mario Sánchez-Sanz
Mario SANCHEZ SANZ
mssanz@ing.uc3m.es
Associate Professor
Fluid Mechanics Research Group
Universidad Carlos III de Madrid
_Title: Theoretical and numerical analysis of the evaporation of mono- and multicomponent single fuel droplets_
_Alejandro Millán-Merino, Eduardo Fernández-Tarrazo and __Mario Sánchez-Sanz _
Single fuel droplet vaporization, with special attention to the case of ethanol, is considered in this study. First, we showed, using an order-of-magnitude analysis and detailed unsteady simulations, that the commonly used quasi-steady assumption is not suitable for an accurate description of the liquid phase during the evaporation process. Second, we demonstrated that an increase in the relative importance of radiation explains the departures of the evaporation rate from the d2-law observed experimentally when sufficiently large droplets – initial radius above 0.25 mm – evaporated in ambient temperatures around 800 K. The multicomponent formulation included here, in which the physical properties of both liquid and gas phases depend on the concentration of the different species involved, was validated by comparing our numerical results with experimental data of ethanol, _n_-heptane, ethanol-water and _n_-dodecane-_n_-hexadecane droplets available in the literature. Because of its technological relevance, we dedicated special attention to the effect of the droplet water content and ambient humidity on the evaporation time of ethanol droplets. Our computations showed higher vaporization rates with increasing ambient humidity as a consequence of the extra heat generated during the condensation of moisture on the droplet surface.
Webinaire FTC: Effect of free surface on the hydrodynamics of plates in cross-flow, Mr Sukruth Satheesh.
Effect of free surface on the hydrodynamics of plates in cross-flow
Cylinders and flat plates oriented normal to the flow are typical bluff bodies, characterized with large regions of separated flow and a significant pressure drag component. The study of forces generated by bluff bodies has been one of the oldest problems in fluid mechanics, studied initially using free streamline theory and the modified hodograph plane theory. These canonical bodies are also used extensively in several industrial sectors, ranging from oil & gas, transportation to energy. There is a good amount of literature on the interaction between cylinders and boundaries, but very little information is available related to the interaction between flat plates and deformable boundaries. This lack of information is even more apparent when plate aspect ratio is considered as well. With this in mind, this talk focuses on hydrodynamics of plates in cross-flow near the free surface over a range of aspect ratios, Reynolds numbers, and submergence depths. Later, a few strategies for drag control, namely structural flexibility and strategic porosity are also presented.