10H00 : Dr Teddy Gresse
Étude de jets axisymétriques anisothermes horizontaux se développant près d’une paroi dans une pièce
Les écoulements d'air dans les pièces ventilées mécaniquement présentent des caractéristiques complexes : interactions avec les parois, tourbillons, flottabilité, et les régimes d'écoulement associés peuvent être laminaires, transitoires ou turbulents. La modélisation de ces écoulements est donc un défi, en particulier pour le transfert de chaleur par convection au niveau des parois, mais elle est essentielle pour évaluer le comportement thermique d'un bâtiment ou le confort thermique intérieur. Ces travaux visent à évaluer la capacité d’une approche de simulation aux grandes échelles (LES) par la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM) avec une modélisation proche paroi adaptée à simuler des jets d’air axisymétriques et anisothermes générés par un système de ventilation à géométrie complexe et se développant près du plafond d'une pièce à taille réelle. Les simulations, confrontées à des données expérimentales pour des jets isothermes, chauds et froids, montrent une bonne concordance des profils moyens de vitesse, de température et de turbulence. De plus, les principaux mécanismes turbulents dans la zone de développement des jets sont correctement reproduits. L'approche de modélisation choisie s'avère ainsi pertinente pour simuler de manière détaillée et fidèle les écoulements dans les environnements intérieurs ventilés.
10H40 : Dr Grégoire Varillon
Approche monolitique de l’analyse linéaire globale pour les écoulements multiphysiques
Cette présentation introduit une approche monolitique pour l'analyse linéaire globale d'écoulements multiphysiques et multi-échelles. L'analyse linéaire globale produit de manière systématique des résultats de stabilité via les modes globaux, d'amplification optimale et de modélisation d'ordre réduit via l'analyse en resolvent, et de contrôle optimal basé sur l'adjoint. La modélisation de ces écoulements multiphysiques fait souvent appel à des modèles ad-hoc qui limitent le champ de validité des résultats de stabilité, d'amplification, ou de contrôle. L'approche monolitique lève ces restrictions par une modélisation spatialement régulière ne nécessitant pas le recours aux modèles ad-hoc. Cela nécessite la mise en place de méthodes numériques avancées qui seront détaillées.
L'exposé présentera des exemples d'application relatifs à la fusion par confinement inertiel et aux instabilités de combustion, puis motivera le développement de ces méthodes pour les écoulements industriels et aux grandes échelles dans les outils de simulation du laboratoire M2P2.
11H20 : Dr Raúl Hernández Sánchez
Sécurité et défis de la combustion décarbonée : détonations et retour de flamme
Dans le contexte de la transition énergétique, l’hydrogène et l’ammoniac, en tant que vecteurs énergétiques complémentaires, offrent des solutions pour une combustion décarbonée. Si l’hydrogène se distingue par sa forte sensibilité à la détonation, l’ammoniac, en revanche, présente une faible réactivité. Leur combinaison ouvre la voie à des solutions innovantes, bien que des défis majeurs demeurent en matière de sécurité.
Cette présentation se concentrera sur trois problématiques de sécurité critiques pour la combustion de ce deux combustibles : l’allumage des détonations, les phénomènes de détonation en phase liquide-gaz, et les retours de flamme. Les résultats clés, issus d’approches numériques appliquées à des modèles réduits ou d’expérimentations en laboratoire, seront présentés.
En explorant ces phénomènes, ces études visent à approfondir la compréhension des risques associés à ces vecteurs énergétiques et à établir les bases scientifiques nécessaires à une transition énergétique à la fois sûre et efficace.
14H00 : Dr Raffaello Foldes
FLAME: Fast Lattice-Boltzmann Algorithm for MHD Experiments
In the first part of the talk, I will introduce a novel Lattice-Boltzmann code designed for high-resolution direct numerical simulations (DNS) of turbulent plasmas in both magnetohydrodynamics (MHD) and Hall-MHD regimes. Incorporating the Hall electric field is computationally demanding, as it introduces a term proportional to V x ((V x B) x B) in Faraday’s induction law. Accurately resolving this requires high spatial and temporal resolution to capture the plasma dynamics correctly. To address this challenge, we developed a new kinetic Lattice-Boltzmann (LB) code, FLAME, which integrates plasma dynamics in lattice units using two coupled kinetic schemes: one for fluid protons (accounting for the Lorentz force) and another for solving the magnetic induction equation. The algorithm is validated against an analytical wave solution of the dissipative Hall-MHD equations, demonstrating its stability and second-order convergence across a wide range of parameters. Spectral properties of the simulated plasma are also compared with results from a well-established pseudo-spectral code. This efficient LB-based approach enables detailed exploration of kinetic effects in plasmas without resorting to the full Vlasov-Maxwell framework, and supports extensive parametric studies relevant to astrophysical and fusion plasma dynamics.
In the final part of the talk, I will briefly introduce a machine learning (ML) approach that reconstructs dynamic fields in stratified turbulent flows affected by large-scale extreme events, while preserving high-order statistical accuracy. This method leverages modern ML capabilities to incorporate both statistical and physical constraints rooted in our understanding of the system. It has broad applicability, including reconstructing intermittent scalar fields for studying diffusion and analyzing velocity fields in the planetary boundary layer and upper atmosphere. These intermittent events present challenges in handling the vast data generated by high-resolution simulations and observational campaigns.
14H40 : Dr Louis Lamérand
Assimilation de données pour la calibration de modèles de transport turbulent pour la fusion par confinement magnétique.
Les codes de transport 2D pour la simulation du plasma dans un tokamak sont des versions réduites de modèles fluides 3D complets où les fluctuations turbulentes du plasma ont été simplifiées par une moyenne locale. L'effet des turbulences sur les équations moyennées est en général modélisé par des termes diffusifs dépendant de paramètres ajustés au jugé pour correspondre au résultat d'expériences, ce qui limite les capacités prédictives de ces codes dans des configurations non testées en expérience. L'ajout d'un modèle de type k-epsilon pour estimer les coefficients de diffusion du code de transport SolEdge a montré un potentiel très intéressant pour reproduire le comportement attendu du plasma, mais un processus de calibration robuste reste nécessaire pour évaluer les derniers paramètres libres introduit par les équations pour k et epsilon.
Dans ce contexte, ma présentation se concentrera sur l'application d'une méthode d'assimilation de données variationnelle, dont l'objectif est de minimiser la distance entre la trajectoire générée par un modèle numérique et des données expérimentales, dans le domaine de la modélisation du plasma de bord. En particulier, je présenterais les nombreux résultats obtenus sur la calibration d'un modèle k-epsilon pour plasma découplé des équations fluides, en détaillant les différentes stratégies utilisées pour améliorer la robustesse et le taux de convergence de la calibration, potentiellement réutilisables dans d’autres contextes. De plus je donnerais des résultats de calibration préliminaires obtenus pour un code de transport 1D couplé au modèle k-epsilon.
15H20 : Dr Ksenia Kozhanova
Vers une modélisation multiphysique haute performance : des discrétisations compatibles avec la géométrie, l'énergie et l'entropie pour les systèmes multi-fluides compressibles.
Dans le cadre de la modélisation haute fidélité des écoulements multi-fluides compressibles, je présenterai des contributions récentes portant sur le développement de schémas numériques compatibles avec la géométrie, l’énergie et l’entropie (GEEC). Ces méthodes s’appuient sur une formulation variationnelle sans dissipation, assurant la conservation précise des grandeurs physiques fondamentales (masse, quantité de mouvement, énergie), y compris sur maillages mobiles. Une version corrigée du schéma améliore la cohérence thermodynamique et la stabilité numérique, ouvrant la voie à des simulations robustes dans des contextes multi-physiques complexes.
Ce séminaire s’inscrira également dans la continuité de mes travaux précédents sur les écoulements multiphasiques et compressibles, en mettant en lumière les avancées méthodologiques et numériques obtenues dans ce cadre. Ces recherches s’inscrivent dans une démarche de développement méthodologique en calcul scientifique, avec des retombées potentielles dans des domaines relevant de l’énergie et de la mobilité durable (comme la modélisation d’écoulements en milieux complexes ou la sécurité industrielle), ainsi que dans l’ingénierie biomédicale, par la modélisation précise de systèmes multiphysiques
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