The breaking of a wave, the splashing of a drop in a myriad of droplets while impacting a solid surface, a bursting bubble are are fascinating problems of fluid mechanics with free surfaces. Indeed, the liquid is bounded by a moving surface whose determination is part of the problem. Thisincreases as much the mathematical difficulties of the solution. The team has developed an important experience in the numerical treatment of surface tracking well adapted to drops and bubbles. Thus, the numerical simulation of these problems is now possible: computational calculations allow a fair reproduction of the reality, so called "numerical experiments" can be performed, useful both for curiosity-driven and profit-driven science and engineering.

Applications

Free surface problems present manifold industrial applications as well as fundamental fluid-mechanical interest.

Atomisation processes involve the development of the instabilities at the interface of a high-speed jet. The combustion of liquid fuels requires their initial brekup into small droplets. Combustion technology thus providesa powerful incentive to study atomization. Injection devices present in both petrol and diesel car engines control the atomisation of fuels which then impact in a complex manner against the wall of the combustion chambers. This eventually determines the quality of the combustion, such as engine efficiency or pollution rate. We have therefore performed numerous calculations of atomisation.

Droplet impacts on solid or liquid surface has become a cultural icon. It is also an important issue in engineering. In agriculture, the penetration of rainwater depends strongly upon the humidity of the soil. Impact of aerosol drops, containing agricultural treatment products is also of considerable interest as well. In internal combustion engines, the rebound on combustion chamber or pipe walls disturbs the size of the droplets and changesthe combustion processes.

Bubble dynamics , has extremely varied applications, in power plant technology, chemical engineering, biology and oceanography. A striking observation discovered recently is sonoluminescence: when excited by strong acoustical waves, bubbles emits a brief light flash, visible to the naked eye. Bubbles oscillations rely in fact to numerous fundamental problems: stability of oscillating bubbles, jet formation in a cavity for instance. They concern meanwhile other applications such as damaging of hydraulic circuit or turbine vanes by cavitation.

Propositions de Sujets de Thèses pour le groupe FCIH

La campagne de l'Ecole Doctorale 391 SMAER est terminée (15/06/12)

ED391 : Sciences mécaniques, acoustique, électronique & robotique de Paris

Les sujets suivants sont indicatifs


1.
2. Lake Hydrodynamics and Ecosystems. Hydrodynamique des lacs et écosystèmes.

3. Écoulements granulaires: rhéologie et modélisation continue.

Jose-Maria Fullana (UPMC) ( Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.Cet e-mail est protégé contre les robots collecteurs de mails, votre navigateur doit accepter le Javascript pour le voir ) Pierre-Yves Lagrée (UPMC) ( Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.Cet e-mail est protégé contre les robots collecteurs de mails, votre navigateur doit accepter le Javascript pour le voir )
Lieu : Institut Jean le Rond d’Alembert, UPMC

L’écoulement sanguin dans les capillaires est un écoulement assez complexe à basse vitesse dont la caractéristique première est que les objets qu’il transporte (globules blancs et rouges) sont de l’ordre de grandeur du diamètre des capillaires. La complexité vient des interactions entre l’écoulement et principalement les globules blancs (plus rigides que les globules rouges), qui lors de l’activation se collent à la paroi donnant des effets locaux qui peuvent se répercuter sur tout le réseau microcirculatoire. L’étude tridimensionnelle d’un tel phénomène est assez compliquée et non extensible à un système couplé de capillaires.
Sous certaines hypothèses les modèles 1D capturent l’essentiel de la dynamique des écoulements sanguins dont la représentation mathématique, un système d’équations hyperboliques, est formellement équivalente aux équations de surface libre de Saint Venant, et par conséquent les méthodes analytiques et numériques développées sont communes. Un cas particulier, qui nous intéresse, est celui des équations de Saint Venant de surface libre avec fond variable qui peuvent modéliser des écoulements dans des cours d’eau, des tsunamis, des inondations, où la topologie du terrain, donc l’équation du fond f(x), modifie le terme source donnant différents régimes d'écoulement.
Le but de cet stage, suivant le principe d’analogie entre les équations qui gouvernent les phénomènes, est de trouver l’équivalent du terme de fond f(x) dans l’application des équations de Saint Venant aux écoulements sanguins dans les capillaires où le rôle de f(x) serait joué par globules blancs advectés par le champ de vitesse. La démarche proposée est, dans un premier temps, d'étudier les équations modèles pour analyser les équivalences entre les termes, et par la suite, faire des simulations numériques directes avec le code Gerris du laboratoire pour raffiner les hypothèses et valider la modélisation 1D.

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Etapes possibles de l’étude
1. étude des équations de Saint Venant et des écoulements capillaires
2. propositions des équivalences de termes de friction
3. prise en main du logiciel de calcul (Gerris) et simulations
4. comparaison des résultats et validation

P.-Y. LAGREE Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.Cet e-mail est protégé contre les robots collecteurs de mails, votre navigateur doit accepter le Javascript pour le voir ,  et J. FULLANA Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.Cet e-mail est protégé contre les robots collecteurs de mails, votre navigateur doit accepter le Javascript pour le voir

Institut Jean Le rond d’Alembert CNRS- UPMC

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