Thermodynamique, Ondes, Numérique, Interfaces, Combustion

Effets thermiques dans les systèmes en rotation

Ondes et interfaces immergées

Modélisation des écoulements multiphasiques réactifs

Modélisation et simulation de la propagation des feux de forêts

Thermodynamique des mélanges

Thermodynamique, Ondes Numérique, Interfaces, Combustion
Présentation

L’équipe TONIC (Thermodynamique, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion) développe une activité de modélisation de phénomènes fortement multi-échelles. Elle couvre notamment les écoulements multiphasiques et/ou réactifs, depuis l’échelle de l’injecteur isolé (quelques mm) à l’échelle du feu de forêt pleinement développé (plusieurs hectares). 
Des méthodes numériques adaptées sont développées en parallèle, notamment pour l’imagerie des sols (détection de nappes par analyse acoustique), ou encore pour la modélisation des transferts radiatifs.

En parallèle à ces développements à caractère très multi-échelle, des travaux analytiques sont menés en appui à la construction de modèles. Un important effort de recherche est accordé à la modélisation de la thermodynamique des mélanges multiphasiques (calculs d’équilibre thermochimique, fermetures thermodynamiques complexes), ou encore au développement de modèles cinétiques réduits pour la combustion.

Responsable

  • Chargé de Recherche CNRS - HDR
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
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Annuaire personnel permanent

  • Chargé de Recherche CNRS - HDR
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
  • Professeur des Universités AMU - émérite
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
  • Professeur des Universités AMU - émérite
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
  • Chargée de Recherche CNRS
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
  • Maître de Conférences AMU
    équipe Thermodynamique Ondes Numérique Interfaces Combustion
  • Maître de Conférences AMU - HDR
    équipe Thermodynamiques, Ondes, Numérique, Interfaces et Combustion
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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

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Dernières publications de l'équipe

  • Marc Le Boursicaud, Jean-Louis Consalvi, Pierre Boivin. Prediction of hydrogen–ammonia blends autoignition. Combustion and Flame, 2026, 285, pp.114713. ⟨10.1016/j.combustflame.2025.114713⟩. ⟨hal-05469163⟩ Plus de détails...
  • Ziyin Chen, Song Zhao, Bruno Denet, Christophe Almarcha, Pierre Boivin. A three-dimensional study on premixed flame propagation in narrow channels considering hydrodynamic and thermodiffusive instabilities. Combustion and Flame, 2025, 281, pp.114392. ⟨10.1016/j.combustflame.2025.114392⟩. ⟨hal-05344216⟩ Plus de détails...
  • Kevin Turgut, Ashwin Chinnayya, Pierre Boivin, Omar Dounia. A simplified thermodynamically-consistent single-step mechanism for hydrogen combustion. International Journal of Hydrogen Energy, 2025, 177, pp.151527. ⟨10.1016/j.ijhydene.2025.151527⟩. ⟨hal-05404957⟩ Plus de détails...
  • A. Fayet, Pierre Boivin, J. Perez Manes, S. Mimouni, T. Cadiou. Validation of NEPTUNE_CFD for single-phase natural convection. Nuclear Engineering and Design, 2025, 442, pp.114250. ⟨10.1016/j.nucengdes.2025.114250⟩. ⟨hal-05344238⟩ Plus de détails...
  • Marc Le Boursicaud, Song Zhao, Jean-Louis Consalvi, Pierre Boivin. Modeling self-ignition of high-pressure hydrogen leaks in confined space. Combustion and Flame, 2025, 280, pp.114386. ⟨10.1016/j.combustflame.2025.114386⟩. ⟨hal-05344209⟩ Plus de détails...
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Dernières rencontres scientifiques

Projets en cours

Soutenances de thèses et HDR

6 février 2026 - Étude du transport turbulent des particules énergétiques dans les plasmas de fusion nucléaire par des simulations de trajectoires et des techniques d’intelligence artificielle / Soutenance de thèse Benoît Clavier
Doctorant : Benoît CLAVIER

Date et lieu : le vendredi 6 février à 14h00, M2P2 - salle Labus, Centrale Méditerranée

Résumé : Cette thèse étudie le transport turbulent de particules chargées dans les plasmas de fusion magnétisés en combinant modèles réduits de turbulence, simulations numériques de trajectoires et approches data-driven fondées sur l’intelligence artificielle. Après une présentation du cadre physique du transport radial dans un tokamak et du modèle de Hasegawa–Wakatani, des diagnostics eulériens et lagrangiens sont développés afin d’obtenir des mesures de transport de référence. Le travail analyse ensuite le transport de particules tests dans différents régimes turbulents, en mettant en évidence les limites de certaines approximations classiques et la complexité de la dynamique des particules énergétiques. L’étude est étendue à une turbulence tridimensionnelle plus réaliste de type ion-temperature-gradient (ITG), permettant d’établir des lois d’échelle pour la diffusion radiale. Enfin, un modèle de génération de turbulence synthétique fondé sur un Convolutional Variational Autoencoder (CVAE) couplé à un modèle dynamique est proposé pour reproduire efficacement la turbulence et accélérer les études de transport, illustrant le potentiel des approches data-driven pour les recherches futures en physique des plasmas.

Jury
David ZARZOSO-FERNANDEZ - Chargé de recherche - CNRS M2P2 - Directeur de thèse
Emmanuel FRéNOD - Professeur des universités  - Université Bretagne Sud - Co-directeur de thèse
Victor TRIBALDOS - Professeur des universités - Universidad Carlos III de Madrid - Rapporteur
Julien LE SOMMER - Directeur de recherche - CNRS, IGE Grenoble - Examinateur
Maxime LESUR - Professeur des universités - Université de Lorraine - Institut Jean Lamour - Rapporteur
Cédric VILLANI - Professeur des universités - Université Claude Bernard Lyon 1 - Examinateur
Mitra FOULADIRAD - Professeure des universités - Centrale Méditerranée - Président

22 janvier 2026 - Étude des Instabilités de Combustion au moyen des Méthodes Lattice-Boltzmann / Soutenance de thèse Ziyin Chen
Doctorante : Ziyin CHEN

Date et lieu : le jeudi 22 janvier 2026 à 13h45 ; amphi No.1 de Centrale Méditerranée

Résumé: Sous l’effet du réchauffement climatique, l’hydrogène s’impose comme une alternative prometteuse aux combustibles fossiles. Toutefois, les flammes hydrogène-air présentent de fortes instabilités, particulièrement en milieux confinés où les parois et les pertes de chaleur jouent un rôle déterminant. Cette thèse analyse la stabilité des flammes prémélangées hydrogène-air dans un brûleur de Hele-Shaw à l’aide de la méthode de Lattice-Boltzmann.

Les mécanismes d’instabilité hydrodynamique et thermodiffusive sont étudiés en 2D et 3D, avec et sans pertes thermiques aux parois. Les simulations mettent en évidence les conditions de rupture de symétrie, l’influence du nombre de Lewis, de la largeur du canal et des pertes de chaleur sur la morphologie et la vitesse de flamme. Des modèles réduits sont proposés pour prédire la forme des fronts, la formation de cuspides et l’évolution de la vitesse de flamme.

Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des flammes hydrogène confinées et fournissent des outils de modélisation utiles à la conception de micro-dispositifs sûrs.

Mots clés : Instabilités de combustion, Flamme laminaire, Écoulement confiné, Brûleur Hele-Shaw

Jury
Carmen JIMENEZ ; CIEMAT, Madrid ; Rapporteure
Laurent SELLE ; CNRS IMFT, Toulouse ; Rapporteur
Andrea GRUBER ; SINTEF, Trondheim ; Examinateur
Heinz PITSCH ; RWTH Aachen University, Aachen ; Examinateur
Luc VERVISCH ; INSA Rouen Normandie, Saint-Etienne-du-Rouvray ; Président de jury
Pierre BOIVIN ; CNRS M2P2 ; Directeur de thèse
Christophe ALMARCHA ; Aix-Marseille Université ; Co-Directeur de thèse
Bruno DENET ; Aix-Marseille Université ; Co-Encadrant de thèse