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Assistant Professor, Dept
of
Mechanical Engineering,
Biomedical Imaging Research Center (BIRC)
Michigan State University
- East
lansing - Michigan - USA
MRI
Data
Processing and Protocol Optimization using Biophysical Transport
Modelling
The first part of this
talk is a
presentation of the Department of Mechanical Engineering at Michigan
State University (MSU), and the opportunities for engineering students
to do a 5- to 6-month internship in one of the many research
laboratories at MSU. Mechanical Engineering covers Thermal Sciences,
Fluid Mechanics and Dynamics, Solid Mechanics, Design and
Manufacturing, Dynamics and Vibrations, System Modeling and Control,
and some aspects of Biomedical Engineering.
The second part deals with the research conducted in the
BioFluids Magnetic Resonance Diagnostics Laboratory in the Biomedical
Engineering field. Biomedical engineering research is very relevant in
this day and age, as engineers and physicists have a crucial role to
play in advancing medical sciences. Guy Raguin will provide several
examples taken from his research projects on how the use of
transport equations helps in the modelling of biophysical processes,
and is thus very common in the interpretation and post-processing of
Magnetic Resonance Imaging (MRI) images. One key feature of MRI is the
ability to probe biological systems noninvasively using the
displacements of the spins of the water molecules present in living
beings or excised specimens. Whether these spins are diffusing or
flowing, their displacements can be encoded into the detectable MRI
signal via the proper sequencing of magnetic gradients and
radio-frequency (RF) pulses. Transport equations and their solutions
can be utilized not only for data processing but also to optimize the
MRI protocols used for diffusion and perfusion studies.
Reconstruction of neuronal fibers in rat brain using diffusion-weighted MRI (from left to right): high-resolution spin echo image (100-micron in-plane resolution) used for reference, low-resolution T2-weighted spin echo image (600-micron in-plane resolution) showing the typical resolution used for diffusion-weighted MRI, fiber reconstruction assuming one neuron bundle per voxel and fiber reconstruction assuming up to two fibers per voxel using 120 diffusion-weighted images.
-Invité par Denis Maillet
Membranes pour pour pile à combustible "hautes températures"
-Invité par Sophie Didierjean
Jeudi 24 janvier 2008 |
| Marco Marengo |
| Professeur Università degli studi di Bergamo |
| Drop impact onto solid surfaces |
| The drop impact onto solid surfaces is a beautiful physical process which has not only an esthetical sense but also a very important technological meaning. The meaning and hence the applications are due to the enormous quantity of industrial activities where droplets of various liquids interact with solid, heated, cold, wetted, hydrophilic, hydrophobic, elastic surfaces. In these last 15 years a great number of scientific activities have been devoted to study such a phenomenon and every step forward was linked to the discovery of a deeper complexity. The presentation is a sort of a first introduction in the topic looking at the major physical aspects without entering in the modelization details, but with the aim to offer a scientific feeling of what is happening when droplets impinge surfaces and which are the main physical parameters to rule the phenomena. |
| -Invité par Guillaume Castanet |
Mercredi 30 janvier 2008 |
| François Charru |
| Professeur à l'Université Paul Sabatier, chercheur à l'IMFT |
| Propagation de dunes granulaires dans un canal |
| Lorsqu'un écoulement transporte des particules solides lourdes en faible quantité (transport pétrolier, réseaux d'assainissement, agro-alimentaire, etc.), celles-ci forment au bas de la conduite des dunes isolées se déplaçant lentement, et interagissant les unes avec les autres (coalescences et ruptures). Nous présenterons une étude expérimentale de ce problème, avec des éléments d'interprétation théorique : structures des écoulements fluide et granulaire, taille caractéristique et vitesse de la dune, érosion et durée de vie. |
 Dune barkhane formée par un écoulement d'eau en conduite de section rectangulaire, en vue de dessus et de côté (à gauche) ; la largeur de la dune est 4 cm. |
| -Invité par Jean-Pierre Brancher et Emmanuel Plaut |
Jeudi 31 janvier 2008 |
| Daniel Quemada |
| Professeur à l'université Denis Diderot - Paris 7, Chercheur au Lab. Matière et Systèmes Complexes |
| Une tentative de modélisation rhéologique structurelle des écoulements à bandes de cisaillement |
| Sous certaines conditions, de nombreux fluides complexes (l’exposé étant principalement centré sur les « polymères vivants ») montrent des écoulements inhomogènes, sous forme de bandes de cisaillement. La courbe d’écoulement, contrainte vs. vitesse de cisaillement, présente alors un plateau de contrainte. On fera d’abord un bref rappel des caractéristiques rhéologiques de ces fluides, tant au niveau expérimental que théorique. Puis les possibilités de prédire ces caractéristiques à l’aide d’un modèle "minimal" seront analysées. Ce modèle est basé sur le concept de viscosité structurelle déjà introduit pour décrire les comportements stationnaires (non-newtonniens) ainsi qu’instationnaires (viscoélastiques et thixotropes) de nombreuses dispersions concentrées. Dans le cas des polymères vivants, quelques prédictions de ce modèle seront présentées. En particulier, on discutera en détail l’ajustement du modèle à deux groupes de données expérimentales, mesurées en rhéométrie Couette cylindrique. Enfin, pour justifier les caractéristiques observées -stabilité et robustesse- du plateau de contrainte, les perspectives d’élargissement du modèle par l’adjonction de termes non-locaux dans les équations du modèle seront évoquées. |
| - Invité par Christophe Baravian |
Jeudi 6 Mars 2008 | ||||
| Paméla Faure | ||||
| Chercheur au LMSGC (Marne-la-Vallée) | ||||
| Étude de matériaux cimentaires par IRM (SPI et relaxation T1) | ||||
L’Imagerie
par Résonance Magnétique (IRM) est une technique non destructive
d’abord développée dans le domaine biomédical, mais moins répandue dans
le génie civil. Malgré les difficultés que présentent les matériaux
cimentaires (teneur en fer, rigidité, faible teneur en eau, …), la
Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) permet une approche originale des
matériaux cimentaires. Les propriétés physiques et mécaniques des matériaux à matrice cimentaire sont étroitement liées aux processus d’hydratation du ciment (microstructure, porosité, teneur en eau). C’est un matériau complexe, tant au niveau de sa chimie que de son réseau poreux. De nombreuses contraintes (écologiques, résistance…) poussent au développement de nouveaux matériaux encore plus complexes (béton auto-plaçant, bétons ultra-haute performance, bétons vert…) enfin, c’est un matériau « vivant » dont la chimie évolue naturellement, et en réaction aux sollicitations extérieures (température, HR, pollution, efforts…). Dans une optique tant économique que écologique, il est important de bien évaluer la durabilité du matériau. La teneur en eau et la distribution poreuse sont considérées comme de bons indicateurs de la durabilité. Notre appareil permet d’étudier le proton, et donc l’eau des échantillons. Les deux méthodes que nous utilisons pour sonder les matériaux cimentaires sont : - l’imagerie SPI (Single Point Imaging) qui permet de suivre la teneur en eau avant / après prise. Application : suivi de l’avancement de l’hydratation, visualisation du séchage, observation de problèmes de sédimentation, imbibition, carbonatation… - la relaxation T1 (séquence Inversion-Récupération) permet de suivre la structuration de la pâte avant prise, et sonde le milieu poreux après la prise. Dans un premier temps seront exposés les principes de l’IRM et les deux méthodes que nous avons utilisées pour l’étude des matériaux cimentaires (imagerie SPI, relaxation T1), ainsi que les caractéristiques des matériaux cimentaires, les enjeux. Enfin, seront présentés les apports de l’IRM pour l’étude de ces matériaux au travers de quelques applications menées au LMSGC.
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| - Invité par Didier Stemmelen | ||||
Jeudi 20 Mars 2008 |
| Teodor Burghelea |
| Post-doctorant à l'UBC |
| The solid-fluid transition in a physical gel |
| We present an experimental investigation of the solid-fluid transition in a yield stress shear thinning physical gel (Carbopol 940) under shear. Upon a gradual increase of the external forcing, we observe three distinct flow regimes: an elastic solid like regime (characterized by a linear stressstrain dependence), a solid-fluid phase coexistence regime (characterized by a competition between destruction and reformation of the gel) and a viscous regime (characterized by a power law stressstrain dependence). The competition between destruction and reformation of the gel is investigated via systematic measurements of the dynamic elastic moduli as function of both stress amplitude and temperature. The transition from solid behavior to fluid behavior displays a clear hysteresis upon increasing and decreasing values of the external forcing. We find that the deformation power corresponding to the hysteresis region scales linearly with the rate at which the material is being forced. Based on these experimental findings, we suggest an analogy between the solid-fluid transition and a first order phase transition, e.g. the magnetization of a ferro- magnet where irreversibility and hysteresis emerge as a consequence of a phase coexistence regime. In order to get further insight into the solid-fluid transition, our experimental findings are complemented by a simple kinetic model that qualitatively describes the structural hysteresis observed in our rheological experiments. The model is fairly well validated against oscillatory flow data, by partial reconstruction of the Pipkin space. |
| - Invité par Chérif Nouar |
Jeudi 27 Mars 2008 | ||||
| Saber Ben Abdessalem | ||||
| Maître de Conférences à l'ENIM (Ecole Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Tunisie) | ||||
| Comportement mécanique de structures textiles à applications médicales | ||||
Les
prothèses cardiovasculaires textiles sont des structures tissées ou
tricotées à partir de filaments de polyester. Elles sont employées pour
dériver la circulation du sang ou pour remplacer les vaisseaux sanguins
défaillants. L’effet de la paroi de la prothèse sur l'écoulement du
sang est un paramètre important à prendre en compte lorsqu’il s’agit
d’étudier l’écoulement dans ces structures. Afin de coupler
l’écoulement dans la prothèse et sa déformation sous l’effet d’un flux,
un code de calcul numérique par éléments finis a été utilisé pour
simuler l'interaction fluide-structure. Un modèle théorique, basé sur
des hypothèses d'élasticité, et un dispositif expérimental permettant
un écoulement pulsé ont été employés pour étudier le comportement
mécanique d'une prothèse tricotée.
Les
prothèses ligamentaires utilisées pour remplacer le ligament croisé
antérieur (LCA) sont des structures tressées, tissés ou tricotés à
partir de multifilaments synthétiques. Elles doivent répondre à des
exigences mécaniques complexes afin de jouer correctement leur rôle de
stabilisateurs de l’articulation. Un banc d’essai de fatigue simulant
le mouvement du genou a été conçu et développé. Il permet d’appliquer
des sollicitations cycliques et simultanées (traction, flexion, torsion
et abrasion) au ligament artificiel. | ||||
| - Invité par Jean-François Ganghoffer | ||||
Jeudi 3 Avril 2008 |
| Mikhael Gorokhovski |
| Professeur à l’école Centrale de Lyon, Chercheur au LMFA |
| Les universalités de la
fragmentation dans le cas d’une symétrie d’échelle; |
| En général, la fragmentation d’un objet matériel ou virtuel (une pierre ou une goutte, un tourbillon, une branche de réseaux Internet, un polymère en dégradation, etc.) est un processus stochastique conduisant, par étapes successives, à la production d’objets de taille réduite. Le problème est que chaque fragmentation est un processus complexe dont le spectre est généralement inconnu. Ceci en rend difficile la description statistique. Dans le même temps, dans les phénomènes de type cascade, quelle que soit la complexité de chaque fragmentation, leur fréquence est très élevée. Dans cette situation, l’étude des propriétés de la fragmentation dans le cadre d’un scénario simplifié est une démarche logique. Une approche possible est de considérer la fragmentation à l’optique de symétrie d’échelle.Dans notre exposé, nous allons, tout d’abord, discuter des universalités statistiques de la fragmentation dans le cas d’une symétrie d’échelle. Ces propriétés seront ensuite appliquées à deux problèmes différents. La première application concernera la modélisation de la dispersion de particules légères dans une turbulence à grand nombre de Reynolds. Ici, une nouvelle approche de type LES/SGS sera présentée. Les effets d’intermittence sur le comportement de particules seront démontrés. Dans la deuxième application, également dans le cadre d’une approche de type LES, on s’attachera à la modélisation stochastique de la pulvérisation de deux types : air-assistée et de type Diesel au voisinage d’injecteur. Chaque modélisation sera confrontée à des données expérimentales. |
| -Invité par Nicolas Rimbert |
Jeudi 22 Mai 2008 |
| Marius TUCSNAK |
| Professeur à l'Université Henri Poincaré - Nancy 1, Responsable scientifique du projet CORIDA à l'institut de Mathématiques Elie Cartan et à l'INRIA Lorraine. |
| Une méthode à maillage fixe pour les interactions fluide-structure |
L’analyse
mathématique rigoureuse de problèmes d’interaction entre un solide et
un fluide visqueux qui l’entoure est une problématique assez
récente. Les premiers travaux dans ce sens et utilisant les équations
de Navier-Stokes d’évolution datent de 1998.  |
| -Invité par Emmanuel Plaut |
Jeudi 19 Juin 2008 |
| Christophe Clanet |
| Chercheur au Laboratoire d'Hydrodynamique de l'Ecole Polytechnique (LadHyX) |
| Torpilles et ricochets |
A
l'image d'un faisceau lumineux, un solide qui impacte la surface d'un
liquide peut se réfracter (s'enfoncer dans le liquide : limite des
torpilles) ou se réfléchir (rebondir : limite du ricochet). Après avoir
discuté la physique du ricochet et des torpilles, nous discuterons les
lois de la réfraction pour ces impacts. |
| -Invité par Jean-Pierre Brancher |
Jeudi 26 Juin 2008 |
| Gelu Pasa |
| Institut de Mathématiques ”Simion Stoilow” de l’Académie Roumaine, Bucarest, Roumanie. (Chercheur invité par le LEMTA) |
Conditions nécessaires de stabilité pour un écoulement diffusif dans une cellule de Hele-Shaw avec région intermédiaire |
| Nous étudions la stabilité linéaire d’écoulement de deux fluides immiscibles (de l’eau et du pétrole) dans une cellule de Hele-Shaw horizontale avec une région intermédiaire R.I. Dans R.I. on a un mélange polymère et un processus de diffusion avec un coefficient D. Pour une viscosité linéaire dans R.I., on obtient les conditions nécessaires de stabilité en fonction de D. On utilise une discrétisation numérique. Le model mathématique est un problème de Strum-Liouville. Les valeurs propres sont les constantes d’augmentation des perturbations et sont estimées en utilisant une variante du Théorème de Gerschgorin. |
| -Invité par Mikhail Panfilov |
Jeudi 3 Juillet 2008 |
| Fabien Candelier |
| Maître de Conférences à l'école des Mines de Nantes |
| Expression de la force qui s'exerce sur une particule qui se déplace arbitrairement dans un fluide en rotation solide, à faibles nombres de Reynolds et de Taylor. |
| Ce séminaire sera consacré à une
étude des forces hydrodynamiques qui s'exercent sur une particule qui se
déplace avec une vitesse instationnaire, dans un fluide en rotation solide. Dans une telle situation,
l'expression de la force hydrodynamique exercée par l'écoulement de
perturbation est obtenue à l'aide de la méthode des développements asymptotiques
raccordés. Cette dernière sera détaillée
dans un premier temps dans un cadre général, et appliquée ensuite au cas qui
nous intéresse ici. Nous verrons alors que lorsque que les effets
d'instationnarité et d'inertie sont pris
en compte ensemble, ces derniers se couplent de manière complexe, et non
additive, contrairement à ce qui est parfois supposé dans la littérature.
L'expression de la force ainsi obtenue peut être mise sous la forme de deux
produits de convolution, l'un impliquant la vitesse relative de la particule et
l'autre, son accélération. Cette force
généralise alors certains résultats de la littérature qui ont été
obtenus soit en ne prenant en compte que les effets instationnaires (force d'histoire)
ou inversement, que les effets d'inerties. A la fin de cet exposé, nous nous
intéresserons à quelques situations physiques où de tels résultats doivent être
utilisés pour pouvoir prédire finement le mouvement de la particule. |
| - Invité par Mohamed |
Jeudi 10 Juillet 2008 |
| F. Moraes |
| Chercheur à l'UFPB (Universidade Federal da Paraíba), Brésil Département de Physique |
| On the analogy of disclinations and cosmic strings |
| When phase transitions involving symmetry breaking happen they leave behind topological defects. That happens in physical systems as different among themselves as the primitive universe and superfluid helium or even liquid crystals. Cosmic strings are topological line defects created when the universe underwent the sequence of phase transitions that separated the fundamental interactions from the unified force. Disclinations are topological line defects formed when a liquid crystal is cooled from its isotropic phase to the nematic phase, for instance. Defect formation and dynamics are quite similar in both cases. Furthermore, a simple geometric optics approach reveals a closer relationship between the defects in the cosmos and the liquid crystal defects. In this talk this relationship is explored both from the point of view of light trajectories in liquid crystals with disclinations as well as a proposal of new, asymmetric cosmological family of defects. |
| -Invité par Sébastien Fumeron |
Jeudi 25 Septembre 2008 |
| Anahita ABADPOUR |
| Doctorante au LEMTA |
| Asymptotic analysis of the Riemann problem of multiphase compositional flow in porous media with applications to underground reservoirs |
The
aim of this study is modeling the two- and three-phase compositional
flow in porous media. “Compositional” means that each phase consists of
several chemical components that can be partially dissolved in all the
phases, which determines mass exchange between the phases leading to
variation of the phase properties. We examine the general case of flow
which has various real manifestations, as the enhanced oil recovery by
the injection of miscible gases, the sequestration of CO2 in an
aquifer, the hydrogen migration through groundwater in a radioactive
waste storage, and so on.  |
| -Invité par Mikhail Panfilov |
Jeudi 23 Octobre 2008 |
Maître de Conférences en délégation au LEMTA |
Méthode ALE appliquée aux écoulements de film liquide |
La simulation d’une ou de plusieurs interfaces mobiles entre différents fluides représente une difficulté importante. Hors, beaucoup d’écoulements font intervenir des interfaces ou des surfaces libres, notamment dans une multitude de cas pratiques. Pour cela, différentes méthodes numériques existent. Pour le travail présenté, nous utilisons une méthode à maillage mobile dite Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) [1] qui présente l’avantage d’être précise et adaptée à notre étude. En effet, l’écoulement de base dans le cas d’un film liquide sur une bande qui sort d’un bain (figure 1-a) est bidimensionnel et géométriquement simple. Il s’agit d’un cas intéressant à plusieurs titres : les écoulements de film ont fait l’objet de beaucoup d’études (par exemple [2] et [3]), notamment pour la galvanistation de bandes métalliques, ce qui permet d’évaluer les performances de notre code de calcul, mais, la transition aux régimes à vagues (figure 1-b) n’a pas été étudiée de manière systématique. Il a été mis en évidence un seuil entre le régime stationnaire (pseudo-stable) et le régime à vague. Dans le régime instationnaire, l’amplitude des variations d’épaisseur n’est pas négligeable et représente plus de 10% de la valeur moyenne. Ces résultats présentent donc à la fois un intérêt physique, qui s’intègre dans l’étude de la transition au chaos, et pratique, en fournissant des données quantitatives sur les épaisseurs de film.
Fig. 1 – a : Exemple de film liquide. b : Lignes de courant à Ca = 0.005 et m = 62500. Références |
Jeudi 30 Octobre 2008 |
Leroy Philippe |
Ingénieur de recherche au BRGM d’Orléans |
Transport ionique dans les argiles. Influence de la microstructure et des effets d’interface. Application aux argilites du site de Bure. |
L’excès de charges négatif à la surface des minéraux argileux ainsi que leur très grande surface spécifique confèrent aux milieux riches en argile des propriétés de transport très favorables pour le stockage des déchets radioactifs de haute activité et à vie longue. Le principal mécanisme de migration des radionucléides correspond à leur diffusion au sein de la formation argileuse en raison de la très faible conductivité hydraulique du milieu. Un modèle de transport incluant explicitement les propriétés électrochimiques de l’interface minéral/solution pour des milieux argileux compacts a été développé et validé par des expériences en laboratoire (mesures des potentiels électriques liés aux perturbations salines et hydriques). Un modèle de triple couche électrique à l’interface minéral/solution a aussi été élaboré. Les applications concernent plus particulièrement l’étude de l’influence des phénomènes de transport couplés de nature électrique notamment et associés aux interfaces sur la diffusivité ionique dans les milieux argileux (argilites, mais aussi bentonite). Le modèle développé a aussi permis de déterminer les surpressions observées dans les argilites et la composition de l’eau interstitielle en incluant la composition ionique dans les micropores influencés pas les interfaces. La polarisation induite spectrale est une méthode se référant à la mesure de l’amplitude de la conductivité complexe et de la phase entre un courant électrique injecté à une fréquence donnée (du mHz à quelques kHz) et la différence de potentiel électrique induite. Cette méthode possède beaucoup d’applications, notamment pour estimer les paramètres hydrauliques et physico-chimiques du milieu poreux. Afin d’étudier ces mécanismes de polarisation, des mesures de polarisation induite spectrale ont été effectuées sur des billes de verre. Une dispersion des propriétés électriques suivant la fréquence investiguée est observée. Un modèle de polarisation induite spectrale associé à un modèle d’interface minéral/solution est proposé afin de simuler ces observations. Le modèle est aussi appliqué pour les argiles (kaolinite, smectite, illite), à l’état de gel ou compacté.
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- Invité par Christian Moyne |
Jeudi 6 Novembre 2008 |
Qi-Chang He |
Université Paris-Est Marne-la-Vallée, Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle |
Closed-form solutions for conforming unilateral contact problems arising from tempered glass structures |
In a typical pin-loaded joint used to assemble tempered glass plates, the hole in a glass plate is reinforced by a steel ring glued to the glass plate via a soft resin layer. Thus, the ring is in direct contact with the steel bolt and prevents the glass plate from high stress concentration. This work proposes a general analytical approach to solving the resulting conforming unilateral contact problem. The strain and stress fields inside the resin layer are first determined by exploiting the fact that the stiffness of the material constituting it is much smaller than the one of steel or glass. After finding the relevant Green functions for the ring and pin, the frictionless contact between them is then formulated in terms of an integral equation with a Fourier series as the kernel. In the case of elastic similarity characterized by the zero second Dundurs’ constant, the integral equation is solved by neglecting the terms of high orders and transforming it into the Cauchy singular integral equation. In the case of elastic dissimilarity defined by a non-zero second Dundurs’ constant, the question of obtaining a closed-form solution to the integral equation is quite tough, and an approximate analytical method which consists in minimizing an error function is elaborated to give a meaningful answer to the question. The derived closed-form solutions, valid not only for the conformal contact between a pin and an infinite holed plate but also for the one between a pin and a finite holed plate, are shown to be in very good agreement with available numerical results. |
-Invité par Jean-François Ganghoffer |
Jeudi 13 Novembre 2008 |
Ian Frigaard |
Department of Mathematics & Mechanical Engineering University of British Columbia - Vancouver |
Visco-plastic fluid displacements in horizontal narrow eccentric annuli: stratification and traveling wave solutions |
We consider laminar displacement flows in narrow eccentric annuli, oriented
horizontally, between 2 fluids of Herschel-Bulkley type, (i.e., including
Newtonian, power law and Bingham models). This situation is modeled via a
Hele-Shaw approach. Whereas slumping and stratification would be expected in
the absence of any imposed flow rate, for a displacement flow we show that
there are often steady state traveling wave solutions in this displacement.
Surprisingly these may exist even at large eccentricities and for large
density differences between the fluids. When heavy fluids displace light
fluids, annular eccentricity opposes buoyancy and steady states are more
prevalent than when light fluids displace heavy fluids. For large ratios of
buoyancy forces to viscous forces we derive a lubrication-style displacement
model. This simplification allows us to find necessary and sufficient
conditions under which a displacement can be steady, which can be expressed
conveniently in terms of a consistency ratio. It is interesting that
buoyancy does not appear in the critical conditions for a horizontal well.
Instead a competition between fluid rheologies and eccentricity is the
determining factor. Buoyancy acts only to determine the axial length of the
steady state profile. |
-Invité par Cherif Nouar |
Jeudi 5 Février 2009 |
Jan Dusek |
Professeur à l'université de Strasbourg, chercheur à l'IMFS |
Réceptivité d'écoulements linéairement stables aux perturbations stochastiques |
Dans de nombreux écoulements, la transition à la turbulence ne peut être expliquée en termes d'instabilités linéaires. Il s'agit,
notamment, d'écoulements restant dans toutes les conditions
linéairement stables comme c'est le cas de l'écoulement en tuyau.
La seule explication qui s'impose est que ces écoulements répondent fortement aux excitations externes d'amplitude
finie. Alors que dans le domaine expérimental il s'agit d'une
hypothèse qui reste encore à prouver, dans le domaine des simulations
directes de la turbulence la nécessité d' « entretenir » la turbulence
par des excitations a été reconnue depuis longtemps. Les jets« évoluant dans l'espace » (c'est à dire sans périodicité spatiale)
représentent un exemple typique. Le plus souvent, les jets sont
numériquement excités par l'addition d'une perturbation aléatoire Une fois admis le caractère stochastique du phénomène, il s'impose de proposer un formalisme établissant un lien entre la caractérisation statistique de l'excitation et celle de la solution obtenue. L'importance de chacune séparément a été bien reconnue. Notamment, le post-traitement des simulations directes de la turbulence à l'aide de la décomposition orthogonale propre (décomposition Karhunen-Loeve) consiste à calculer la matrice de corrélation (spatiale ou temporelle) des variables aléatoires constituant la solution. Le lien direct entre les statistiques de la solution et celles de l'excitation n'a cependant jamais été quantitativement donné. La présentation a pour objectif de démontrer qu'il est, sous certaines hypothèses, possible d'obtenir la caractérisation statistique de la solution d'une simulation directe à partir de celle de l'excitation sans passer par la résolution des équations de Navier-Stokes et par la décomposition orthogonale propre. Cette alternative est donnée par l'équation de Lyapunov. Dans un premier temps, nous établirons l'équation de Lyapunov dans le contexte d'un système linéaire à faible nombre de degrés de liberté excité par un terme aléatoire gaussien et nous montrerons que sa solution permet d'éviter l'accumulation laborieuse et peu fiable des échantillons statistiques. Au passage, nous illustrerons le lien avec le formalisme des modes optimaux. Dans un deuxième temps, nous aborderont la question de la pertinence du formalisme établi dans le contexte de la turbulence. Nous montrerons qu'un jet rond modérément excité présente une turbulence explicable comme une réponse, essentiellement linéaire, aux excitations imposées et nous comparerons les modes les plus énergétiques obtenus par le décomposition orthogonale à ceux résultant de la solution de l'équation de Lyapunov. Hormis l'aspect pratique de l'accès direct aux statistiques d'un
champ turbulent, le formalisme discuté fournit un cadre théorique
rigoureux pour la description de la réceptivité aux excitations
aléatoires et ouvre très vraisemblablement la voie vers une technique
fiable de réduction du modèle et vers un contrôle optimal simplifié de |
-Invité par Emmanuel Plaut |
Jeudi 26 Mars 2009 |
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Ivalo Mladenov |
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Academy of sciences, Sofia, Bulgarie |
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Balloons, Domes and Geometry |
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The mylar* ballon is constructed by taking two circular disks of this substance, sewing them along their boundaries and then inflating with either air or helium. To some surprise these balloons are nor spherical as one naively can expect relying to the well-known fact that the sphere possesses the maximal volume for a given surface area. Thus, this experimental fact suggests the following mathematical problem: Given a circular mylar balloon of deflated radius a, what will be the shape of the balloon when it is fully inflated? In this form it was raised for the first time by Paulsen [1] who eventually succeeded in answering also the following questions:
[1] Paulsen W, What is the shape of a Mylar balloon?, Amer. Math. Monthly 101 (1994) 953–958. |
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-Invité par Jean-François Ganghoffer |
Jeudi 7 Mai 2009 |
Maître de conférence |
Thermodynamique et dynamique aux interfaces, |
La surface entre deux phases possède des propriétés dynamiques et thermodynamiques distinctes des phases qu’elle sépare. En particulier c’est le lieu où sont gérés les échanges de masse et d’énergie entre les deux phases que ce soit dans les conditions d’équilibre ou bien dans les conditions de rupture d’équilibre. [1] Interface Film Resistivities for Heat and Mass TransferssIntegral Relations Verified by Non-equilibrium Molecular Dynamics, J.M. Simon, D. Bedeaux, S. Kjelstrup, E. Johannessen, J. Phys. Chem. B, vol. 110, p. 18528 (2006). |
-Invité par Olivier Lottin |
Mercredi 20 Mai 2009 |
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Chercheur au KTH Mechanics, Stockholm, Suède |
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Transition vers la turbulence en conduite cylindrique : rôle dynamique des solutions d'amplitude finie |
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La transition vers la turbulence en conduite cylindrique est un phénomène encore peu compris à l'heure actuelle, aussi bien d'un point de vue quantitatif que qualitatif. L'écoulement de Hagen-Poiseuille est linéairement stable, et la transition apparaît comme sous-critique. La simulation numérique directe de l'écoulement montre que le système, proche du seuil de transition, approche de manière transitoire des solutions d'amplitude finie du type ondes progressives avant de devenir turbulent [1]. Ces « états limites » peuvent être identifiés numériquement via une méthode de Newton-Krylov. Ils sont tridimensionnels, instables et dynamiquement déconnectées de l'état de base. L'interprétation sous-jacente en termes de systèmes dynamiques peut être étendue au cas de conduites cylindriques longues devant leur diamètre, où les ondes progressives pertinentes sont localisées dans la direction axiale. L'instabilité des états limites permet alors d'étudier de façon reproductible la dynamique lors de l'expansion spatiale des bouffées turbulentes observées expérimentalement.
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| [1] Duguet, Y., Willis, A.P. & Kerswell, R.R., Transition in pipe flow: the saddle structure on the boundary of turbulence, J. Fluid Mech. 613, 255-274, 2008. | ||
-Invité par Emmanuel Plaut |
Jeudi 28 Mai 2009 |
Jean-Christophe Perrin |
Department of Energy Resources Engineering, Stanford University, USA. |
Dynamique multi-échelles de l'eau d’hydratation dans les membranes ionomères utilisées en pile à combustible. |
Cette étude présente une démarche expérimentale originale permettant de sonder la dynamique de l’eau dans les membranes polymères échangeuses d’ions utilisées pour l’application pile à combustible. Grâce à l’utilisation de différentes techniques expérimentales complémentaires, la diffusion des molécules d’eau a été suivie à l’échelle moléculaire (diffusion quasi-élastique des neutrons ; 1 ps <τ< 1 ns), à l’échelle macroscopique (RMN à gradient de champ pulsé ; 1 ms <τ < 1 s) et à l’échelle dite « intermédiaire » (relaxométrie RMN ; 1 ns <τ< 10 μs). Les expériences ont été menées en fonction de la quantité d’eau adsorbée, dans la membrane Nafion® et dans des polyimides sulfonés naphtaléniques. L’analyse des données expérimentales permet de préciser les échelles spatiales des ralentissements de la diffusion dans les deux matériaux, ainsi que de mettre en évidence les aspects structuraux qui permettent à l’eau d’être plus mobile dans le Nafion® que dans les polyimides sulfonés, et ce, quelle que soit la teneur en eau.
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-Invité par Feina Xu |
Jeudi 26 Novembre 2009 |
Martin Sauer |
Fraunhofer Institute, Freiburg, Allemagne |
Numerical simulation at the Fraunhofer Institute for speed dynamics |
The presentation gives an overview on the problems addressed and the methods used in the numerical simulation department at the Fraunhofer Institute for high-speed dynamics, Ernst-Mach-Institute (EMI). Typical Problems are crash and impact, propagation and effects of shock waves in fluids and solids and dynamic fluid-structure interaction . The central simulation tools are Hydrocodes, a special class of numerical solvers for highly non-linear problems. In the context of solid mechanics, modeling of material failure under dynamic loads is the most important and, at the same time, most difficult issue. As examples of current research, the modeling of adhesives in car crash analysis and the failure of composites under ballistic impact are presented, along with short a overview on multiscale material modeling approaches which are currently being developed. |
-Invité par Jean-François Ganghoffer |
Vendredi 11 Décembre 2009 |
Júlio César Passos |
| Associate Professor - Département de Génie Mécanique Université Fédérale de Santa Catarina - Brésil |
| Recherches en ébulittion, condensation et écoulements diphasiques eau-air au LEPTEN-UFSC-Brésil |
Le but de cette présentation est de montrer les principales thématiques des recherches dans les domaînes des transferts de chaleur avec changement de phase, ébullition et condensation, et écoulements diphasiques eau-air, qui sont développées au LEPTEN/Boiling - Laboratoires de Génie des Procédés de Conversion et Technologie d’Energie/ Groupe Boiling, du Département de Génie Mécanique de l’UFSC - Université Fédérale de Santa Catarina. |
-Invité par Michel Gradeck |
Jeudi 17 Décembre 2009 |
Christian Wagner |
| Professeur au département de physique de l'Université de Sarbrucke |
| Blistering pattern and formation of nano-fibers in capillary thinning of polymer solutions |
When a dilute polymer solution experiences capillary thinning, the finite time singularity of the pinch off process is suppressed and an almost uniformly cylindrical thread is formed. From a hydrodynamic point of view, the study of the flow field and the numerous instabilities are of most interest. In the last stages of thinning, when polymers have become fully stretched, the filament becomes prone to several instabilities, e.g. a ``breathing'' instability, originating from the edge of the filament, and a sinusoidal instability in the interior, which ultimately gives rise to a Rayleigh Plateau instability followed ``blistering'' pattern of beads on the filament. Preliminary micro-PIV measurements indicate the existence of irregular flow fields. For sufficiently high polymer concentrations, the filament eventually separates out into a ``solid'' phase of entangled polymers, connected by fluid beads. A solid polymer fiber of about 100 nanometer thickness remains, which is essentially permanent. From a rheological point of view, the system can be used to determine the elongational viscosity of polymer solutions and we try with different approaches like e.g. normal stress measurements to develop a consistent constitutive description. |
-Invité par Cherif Nouar |
Jeudi 28 Janvier 2010 |
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Benjamin Hagege |
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Maître de conférences, Laboratoire Roberval, UniversitéTechnologompiègne |
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Modèles continus « non-orthogonaux » pour la modélisation des milieux anisotropes en grandes transformations |
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Les renforts fibreux subissent de grandes transformations lorsqu’ils sont mis en forme au cours de procédés de fabrication visant l’obtention de matériaux composites. Ces renforts sont essentiellement hétérogènes, élastiques et anisotropes. Ces spécificités combinées sont sources de fortes non-linéarités à prendre en compte dans les modèles constitutifs alimentant les simulations numériques. La représentation continue équivalente du comportement anisotrope peut alors s’orienter vers trois classes de modèles radicalement différentes : l’hypo-élasticité, l’élasticité non-linéaire ou l’hyper-élasticité.
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-Invité par Jean-François Ganghoffer |
Jeudi 11 Février 2010 |
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J.L. Auriault |
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Professeur |
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Milieux Hétérogènes : Existe-t-il un continu équivalent ? |
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Les éventuels continus macroscopiquement équivalents et leurs domaines de validité sont obtenus par la méthode d’homogénéisation de structures périodiques. Après une présentation de la méthode, de son potentiel et de ses limites, on donnera quelques applications sur:
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-Invité par Christian Moyne |
Jeudi 18 Février 2009 |
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Gheorghe Popescu |
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Professeur, Chaire de Thermotechnique, Machines Thermiques et Frigorifiques, |
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Analyse thermodynamique théorique et expérimentale sur l’utilisation des HCs type C3 et C4, pures et en mélange, comme éco-réfrigérants |
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L’exposé présente une partie des résultats obtenus dans un contrat de recherche initié au niveau national de Roumanie par notre laboratoire pour la proposition d’un nouvel éco- réfrigérant, en concordance avec l’ACQUIS sur l’environnement de l’Union Européenne, conformément aux Protocoles de Montréal et de Kyoto. Les participants dans cette recherche furent : notre laboratoire, un laboratoire de l’Université de Pétrole et Gaz de Ploiesti et l’entreprise roumaine de production et de distribution des HCs. |
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-Invité par Michel Feidt |
Jeudi 25 Février 2010 |
Jean-claude André |
INSIS - CNRS |
Techno-sciences et Société : pour une recherche socialement responsable |
Il est possible de poser comme postulat le risque induit par le non-rapprochement entre le point de vue d'un progrès technique indéfini au nom d’un bénéfice financier optimal, et si possible immédiat, et la « satisfaction » de la société et des citoyens, à court, moyen et long termes. Or, le progrès technologique des entreprises engagées dans le développement de leur performance en vue d’une compétitivité accrue, indispensable dans le système de valeurs actuel est rapide, mais n'a que peu d'effet sur le progrès moral, qui lui, est plutôt lent. Cependant, il est important de souligner que, quel que soit le système de valeurs occidentales, la notion de préservation de l’intégrité humaine est acceptée par tous. Mais, les règles par lesquelles la société essaie d’atteindre cet objectif humaniste sont relatives à une situation sociale donnée, dans un espace-temps spécifique. Or, face à l'évolution sociotechnique accélérée, la gestion du risque possible et/ou effectif est caractérisée par une certaine inertie, s’appuyant sur la tradition et les accords sociaux précédents. Depuis peu, après plusieurs crises, a émergé en France le principe de précaution et visiblement l’élaboration de nouvelles normes apparaît comme une entreprise précaire, affligée d’incertitudes considérables. On peut se poser la question de savoir si, dans un monde en mutation, il est (encore) possible de proposer des actions visant à rapprocher les valeurs entre « Recherche scientifique », « Entreprises » et « Société », si on peut espérer développer un système où l’innovation par la science sera légitimée par son utilité soci(ét)ale. Or, le collectif se perd, la société des individus se développe, et avec elle des conflits d'intérêt entre recherche, innovation et productions industrielles d’une part, citoyens et Société d’autre part. En termes d’accidents, la société moderne apparaît comme moins dangereuse qu’il y a quelques dizaines d’années, même si des tendances lourdes émergent : la relation complexe au progrès technique, à l'environnement et au travail, l’exclusion, la violence, le stress, la peur du lendemain, la perte de repères,... le tout situé dans un bruit médiatique intense. Le but de cet exposé est certes d’évoquer ces tendances dans un contexte ambivalent de perception sociale, mais aussi de souligner l’importance du cadre culturel pour un meilleur accord entre la société et le monde de l’innovation, dont celui de la recherche. La question sera posée de savoir si nous nous situons dans un écoulement temporel déterministe avec risque de bifurcations ou, au contraire, si nous disposons comme le prévoit Bruxelles (2004) de la réflexion et du recul nécessaires ? Par ailleurs, de grands enjeux émergent (développement durable par exemple) et, dans ce contexte de moindre confiance, la recherche est questionnée et doit permettre de rassembler et d’utiliser les ressources disponibles, de lever les obstacles et éventuellement de transformer les opposants en partenaires. C’est sur cette base que l’Institut INSIS du CNRS met en place des actions en Recherche Socialement Responsable. Les nanotechnologies amenées au débat suite au Grenelle de l’environnement pourront servir d’exemple d’une situation où sciences, applications sont amenées à s’expliquer (sans qu’ils soient préparés au débat) devant des acteurs de la Société. L’éthique ce n’est pas un produit cosmétique pour les autres… Les chercheurs dans ce cadre sont-ils encore des citoyens éclairés ? seront-ils encore crédibles longtemps vis-à-vis de la Société ? |
-Invité par Michel Feidt |
Mercredi 3 Mars 2010 (09:00-12:00, salle Gallé, Bâtiment de la Présidence de l'INPL) |
Bernard Tamain |
Professeur émérite Ecole Nationale supérieure d’Ingénieurs de Caen |
Les enjeux de l’énergie |
Confériencier invité par l'ED EMMA |
Jeudi 11 Mars 2010 |
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| Séminaire double Comportement hydrodynamique de gaz dans les stockages souterrains |
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André Burnol |
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BRGM (Bureau de Recherche Géologiques et Minières) |
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Transfert de l’hydrogène autour d’une alvéole de déchets radioactifs (MAVL) : |
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Lors d’un stockage géologique en grande profondeur des déchets nucléaires, la corrosion en anaérobie des conteneurs entourant ces déchets générera une phase gazeuse d’hydrogène. Dans le concept actuel français de l’Andra [1], les déchets de moyenne activité (MAVL) sont placés à 500 m de profondeur et sont entourés par une barrière ouvragée en béton et une barrière géologique en argile. Les surpressions en gaz et en eau pourraient avoir une incidence sur l'intégrité mécanique des deux barrières. Le transfert de l’hydrogène à travers la zone argileuse endommagée par l’excavation (EDZ) autour du stockage est donc un processus important pour évaluer la sûreté à long terme du stockage. Afin de simuler la longueur d’impact et la pression maximale de l’hydrogène gazeux, j’ai considéré trois représentations différentes en 1D radial de la zone endommagée EDZ à l'aide du code Tough2 :
1. milieu homogène à 2 zones (fracturée et micro-fracturée), 2. milieu hétérogène Matrice/Fracture à double perméabilité (MINC) Le réseau de fissures de l’EDZ dans l’argilite en pourtour d'alvéole étant encore mal connu, la discussion reposera sur les écarts relatifs entre les résultats et sur une analyse de sensibilité afin de réduire les incertitudes de ces simulations numériques. |
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| Pascal Audigane | |||||||
| BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) Service EAU |
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| Modeling of CO2 Injection into a Methane Gas Reservoir at the K12-B Field, North Sea | |||||||
| In the framework of selecting potential targets for CO2 geological storage, depleted gas reservoirs are well positioned because they offer directly reusable platform facilities, proven cap rock, and seal integrity; because these reservoirs contained a highly mobile gas phase for thousands to millions of years; and also a very detailed reservoir characterization developed for gas production purposes. Furthermore, coupled with enhanced gas recovery, CO2 sequestration in gas reservoirs is also ameans to reduce costs for CO2 injection by producing the remaining gas. This article presents a numerical simulation study of CO2 injection into the nearly depleted gas reservoir at the K12-B field, North Sea, selected as a demonstration site for the Offshore Reinjection of CO2 project. Simulations have been conducted using two different codes:TOUGHREACT, for characterizing the geochemical fluid-rock interactions that may occur during the injection period, and TOUGH2/EOS7C, for simulating the CO2 sequestration coupled with enhanced methane production. Simulation results show that considering the injection of about 3 million tons of CO2 for 10 yr :
Reference: Audigane, P., J. Lions, I.Gaus,C. Robelin, P. Durst, C.Oldenburg, T.Xu, B.Van der Meer, and K. Geel, 2008, Geochemical modeling of CO2 injection into a methane gas reservoir at the K12-B field, North Sea, in M. Grobe, J. C. Pashin, and R. L. Dodge, eds., Carbon dioxide sequestration in geological media—State of the science: AAPG Studies 59, p. 1–20. |
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-Invités par Irina Panfilova |
Jeudi 18 Mars 2010 |
Serge Besse |
Ingénieur R&D |
| La production d’hydrogène par électrolyse : Quel avenir dans le mix énergétique des prochaines décennies ? |
Les besoins mondiaux en énergie sont en constante augmentation en raison d’une part de l’accroissement de la population mondiale et d’autre part du développement sociétal des différents pays émergents. |
-Invité par Sophie Didierjean |
Jeudi 1 Avril 2010 |
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Thierry Brousse |
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Directeur du Laboratoire de Génie des Matériaux et Procédés Associés, Polytech Nantes –Professeur à l'Université de Nantes |
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Progrès récents dans les supercondensateurs à base de carbone et d’oxydes métalliques |
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Les supercondensateurs (Electrochemical capacitors ou supercapacitors) sont des systèmes de stockage d’énergie électrique capables de restituer sur des temps courts (1-100s) des courants importants de façon cyclique. Même si les densités d’énergie sont notablement plus faibles que pour les accumulateurs, la très bonne cyclabilité de ces systèmes (100.000-1.000.000 cycles de charge/décharge) en fait des dispositifs de choix pour répondre à différents besoins dans des applications actuelles : freinage régénératif, grues portuaires et ascenseurs, transports en commun, énergies renouvelables,… Après une description des différents types de supercondensateurs et des modes de stockage de charge associés (capacité de double couche électrochimique, pseudo-capacité), les systèmes innovants, intégrant deux électrodes de nature différentes (dispositifs asymétriques ou hybrides) ou deux électrodes symétriques en carbone modifié, seront détaillés.
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-Invité par Olivier Lottin |
Jeudi 15 Avril 2010 |
Ian Frigaard |
Professor, Departments of Mathematics & Mechanical Engineering, University of British Columbia, Vancouver, Canada |
Visco-plastic lubrication of Newtonian and visco-elastic fluids |
Parallel multi-layer flow configurations occur in transport, co-extrusion and coating applications. In the industrial setting throughput (i.e. flow rate) is often limited by the onset of interfacial instabilities. Here we focus on a core annular flow, which is easy to establish in the lab setting. If the outer lubricating fluid has a yield stress highly stable multi-layer configurations can be achieved. The outer fluid preserves an unyielded ring about the interface with the core fluid, preventing the growth of interfacial instabilities; see Frigaard (2001). This flow has been demonstrated experimentally by Huen et al (2007), and is one of relatively few multi-fluid flows known to be nonlinearly stable; see Moyers-Gonzalez et al. (2004). We present the results of our ongoing and recent work on these flows. First we characterise the entry/start-up flow of the core-annular configuration and a plane channel analogue. Here a Newtonian central fluid is surrounded by a Bingham lubricating fluid. Both fluids are miscible. We show that these flows are achievable with both contraction and expansion inlet geometries. Secondly, we study the temporal stability of the fully developed flow numerically. We show that even for initial perturbations of 50% amplitude and Re = O(100), the flow remains stable. For larger perturbations we show that Further increases in amplitude and Re result in secondary flow regimes which still have stable unyielded interfaces, but for which mixing has occurred at the interface. Apart from finding temporally stable regimes, we show that the same process can be adapted to produce interesting streamwise-spatially periodic structures. Finally, we present preliminary analytical and experimental results in which we include the effects of visco-elasticity into the core fluid. References: |
-Invité par Cherif Nouar |
Jeudi 20 Mai 2010 |
Directeur de recherche au CNRS |
Cascades multiplicatives en turbulence; application aux couplages plancton-turbulence en océanologie |
La turbulence est caractérisée par des fluctuations à toutes les échelles et un aspect aléatoire très marqué. Nous abordons ici la question de la turbulence dans le cadre aléatoire des cascades multiplicatives, permettant de décrire à la fois les fortes fluctuations, et l'aspect multi-échelle des séries temporelles turbulents. L'exposé fera un tour d'horizon historique sur la question, depuis le début du XXe siècle avec Richardson puis Kolmogorov jusqu'aux modèles de cascades log-infiniment divisibles de la fin du XXe siècle. Après ces aspects historiques, dans une second partie de l'exposé, nous mentionnerons les couplages turbulence-plancton en océanologie, via les concepts de scalaire passif et scalaires actifs.
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-Invité par Nicolas Rimbert |
Jeudi 9 Septembre 2010 (à 15h00) |
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Associate Professor |
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Recent results in the study of transition to turbulence in pipe flow |
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This talk will be devoted to make a brief review on recent advances in understanding subcritical transition to turbulence in pipe flow.
Two transition scenarios will be described in detail.
The first one is based on global finite amplitude initial perturbations
that lead to optimal threshold exponents.
The second is based on a locally impulsive injection
numerically modelled to reproduce experimental disturbances
providing the same threshold amplitude exponents as
the ones obtained in laboratory.
The laminar-turbulent boundary is found numerically
and embedded relative Navier-Stokes equilibria
within it identified for short pipes. For longer pipes,
this boundary seems to be constituted
by localised structures in the streamwise direction that
partially contain features of travelling wave solutions within them.
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-Invité par Emmanuel Plaut |
Jeudi 7 Octobre 2010 |
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| Mario Marchetti | ||
Chargé de Recherche Equipe de recherche "Exploitation de la route en situation météorologique dégradée", associée au LCPC (ERA) 31 CETE de l'Est - Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées, Nancy |
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| Impact environnemental des infrastructures: des propriétés thermo-optiques à la spectroscopie Raman | ||
L'impact environnemental des infrastructures sur l'environnement est une des priorités de la loi Grenelle, en matière d'énergie, de thermique ou d'impact sur la ressource en eau.
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-Invité par Denis Maillet |
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Jeudi 6 Janvier 2011 Sébastien Kiesgen de Richter La réponse à des vibrations et l'étude de la stabilité des pentes ont une place particulière dans l'étude des milieux granulaires. Ces études peuvent d'une part nous renseigner sur le comportement des milieux granulaires présents dans le milieu naturel et souvent soumis à ces deux types de sollicitations (avalanches de grains, éboulement de roches, dynamique des dunes, tremblements de terre,….). D'autre part, elles permettent d'appréhender ces milieux comme des systèmes modèles hors équilibre et d'analyser les résultats à la lumière de ceux obtenus sur la dynamique des systèmes vitreux. Le séminaire traitera de deux sujets d'études menés à l'institut de physique de Rennes. Une étude expérimentale de la réponse d'un milieu granulaire modèle (constitué de billes de verre) lentement incliné sera présentée. Différents régimes de réarrangements à la surface de l'empilement ont été mis en évidence et en particulier la transition d'un régime de petits réarrangements indépendants et localisés à un régime « précurseur » lorsque l'angle d'inclinaison de l'empilement s'approche de l'angle d'avalanche. La deuxième partie traitera, à travers une simulation numérique, des propriétés de relaxation et des hétérogénéités dynamiques pouvant apparaitre dans un milieu granulaire vibré. La structuration de l'empilement et son lien avec les propriétés dynamiques à l'échelle microscopique sera discutée.
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Jeudi 20 Janvier 2011 Laurent Farge |
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| Mesures de champs de déplacement : applications à l'étude du comportement mécanique de matériaux stratifiés | ||||
En mécanique du solide, les méthodes de mesure plein-champ sont prioritairement destinées aux problèmes qui présentent des hétérogénéités spatiales. On pourra par exemple les utiliser pour révéler les zones de concentration de contrainte dans une structure, l'endommagement (fissures) voire même, si la résolution spatiale est suffisante, la microstructure du matériau. Au cours de ce séminaire, nous nous intéresserons plus particulièrement à une méthode optique de mesure de champ de déplacement: l'interférométrie de speckle. Dans un premier temps, nous présenterons brièvement le principe de cette technique ainsi que ses spécificités par rapport aux autres méthodes employées pour obtenir la mesure du champ de déplacement. Nous nous intéresserons ensuite à une application particulière: la caractérisation de l'endommagement de matériaux composites stratifiés endommagés. Nous verrons que l'interférométrie de speckle permet de réaliser la mesure des paramètres micromécaniques qui interviennent dans certains modèles destinés à calculer la réduction de la rigidité d'un stratifié endommagé. Ce travail résulte d'une collaboration entre l'équipe de mécanique des matériaux de l'Institut Jean Lamour et la division polymère de l'Université Technologique de Luleå.
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Jeudi 10 Février 2011 |
François Lusseyran |
Chercheur au LIMSI-CNRS ORSAY |
Investigation modale d'un écoulement instationnaire : application à l'écoulement en cavité ouverte |
| L'écoulement engendré lors de l'interaction entre une cavité et un écoulement extérieur possède une organisation spatiale et temporelle particulière, induit par les conditions aux limites et les oscillations auto-entretenues associées. A nombre de Reynolds modéré, cette organisation fortement 3D se révèle particulièrement favorable à la recherche de forme de représentations modales de la dynamique spatio-temporelle. L'assertion précédente sera justifiée par la présentation de nombreux résultats expérimentaux et de confrontations numériques obtenus au LIMSI. On verra comment certaines analyses par POD, moyenne de phase auto-référencée, séparation des bouffées intermittentes par application de premier retour angulaires, permettent d'exploiter la réduction de complexité propre à cet écoulement. |
- Invité par Salaheddine Skali-Lami |
Jeudi 10 Mars 2011 |
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Thibault Lemaire |
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Laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle – Bioméca, MSME (CNRS-8208) |
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Rôle des phénomènes électro-chimiques dans le comportement des tissus osseux |
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La nature des phénomènes participant à l’expression des signaux du remodelage osseux est toujours incertaine. Si historiquement les effets des contraintes du squelette ont été les premiers candidats pris en compte [1], dès les années 60 la piézo-électricité due au collagène de la matrice solide formant l’os a été proposée comme mécanisme potentiel de perception de l’environnement mécanique cellulaire [2]. Ainsi, le chargement mécanique génèrerait localement des potentiels électriques le long des fibres de collagène, permettant ainsi aux cellules à l’œuvre dans le remodelage osseux de détecter les zones fortement contraintes [3]. Puis, d’autres théories ont émergé avec la découverte de mécanismes plus convaincants tels que les potentiels d’écoulement [4], les effets de cisaillement générés par l’écoulement interstitiel sur les membranes cellulaire [5], les interactions entre l’écoulement interstitiel et les fibres péricellulaires [6,7] ou encore les microfissures [8]. Nous avons mis en place une procédure de modélisation multi-échelle s’appuyant sur les papiers fondateurs de Moyne et Murad [9] et nos travaux sur les milieux ostéo-articulaires [10] permettant de rendre compte des phénomènes couplés. Ainsi nous représentons l’os comme un milieu poreux saturé par un électrolyte et dont la phase solide est piézo-électrique. Cette modélisation s’appuie sur la technique de l’homogénéisation asymptotique telle qu’introduite par Auriault et Sanchez-Palencia [11]. Par cette approche, nous serons en mesure de voir si les phénomènes multiphysiques tels que les effets de double-couche, de piézo-électricité, de potentiels d’écoulement, de gonflement osmotique, d’osmose jouent un rôle dans la méchano-transduction osseuse (fig. 1). Cette investigation s’effectuera en nous appuyant sur des simulations pertinentes. Ainsi, nous montrerons que les modèles actuels de remodelage osseux [12] doivent être corrigés afin de prendre en compte de nouveaux phénomènes électro-chimiques. En outre, l’utilisation de ces stimuli physiques dans le cadre du génie tissulaire sera présentée.
References: |
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- Invité par Christian Moyne |
L’évaporation est un phénomène communément rencontré dans la nature et dans de nombreux procédés industriels. Nous étudions ce phénomène sur une entité posée sur un substrat. Cette configuration simple met en jeu une physique extrêmement riche liée aux interfaces, lignes de contact et des phénomènes de transfert de chaleur et de masse couplés. L’exposé portera sur la présentation des phénomènes rencontrés et nous examinerons l’influence du substrat et de la phase environnante sur le comportement de la goutte en évaporation. -Invité par Benoît Oesterlé |
Jeudi 24 Mars 2011 |
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Marian Chatenet |
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LEPMI, UMR 5279 CNRS/Université de Grenoble |
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Dégradation des couches actives de PEMFC à base de nanoparticules de Pt ou PtCo supportées sur carbone de grande aire spécifique |
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La technologie la plus mature de piles à combustibles PAC à l’heure actuelle utilise une membrane perfluorosulfonnée superacide de type Nafion (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC). Cependant, aussi performante soit-elle à l’état initial, la PEMFC reste limitée par les matériaux qu’elle emploie, en termes de coût, de disponibilité, mais plus encore de durabilité.
[1] E. Guilminot, A. Corcella, F. Charlot, F. Maillard, M. Chatenet, J. Electrochem. Soc., 154 (2007) B96. [2] E. Guilminot, A. Corcella, M. Chatenet, F. Maillard, F. Charlot, G. Berthome, C. Iojoiu, J.- Y. Sanchez, E. Rossinot, E. Claude, J. Electrochem. Soc., 154 (2007) B1106. [3] M. Chatenet, E. Guilminot, C. Iojoiu, J.-Y. Sanchez, E. Rossinot, F. Maillard, ECS Trans., 11 (2007) 1203. [4] C. Iojoiu, E. Guilminot, F. Maillard, M. Chatenet, J.-Y. Sanchez, E. Claude, E. Rossinot, J. Electrochem. Soc., 154 (2007) B1115. [5] F. Maillard, L. Dubau, J. Durst, M. Chatenet, J. André, E. Rossinot, Electrochem. Commun., 12 (2010) 1161. [6] L. Dubau, F. Maillard, M. Chatenet, L. Guetaz, J. Andre, E. Rossinot, J. Electrochem. Soc., 157 (2010) B1887. [7] L. Dubau, F. Maillard, M. Chatenet, J. André, E. Rossinot, Electrochim. Acta, 56 (2010) 776. |
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- Invité par Olivier Lottin |
La caractérisation acoustique des parois délimitant les locaux industriels est nécessaire lorsqu’une étude de l’ambiance sonore est effectuée afin de proposer des solutions correctives adaptées pour réduire le bruit au poste de travail. Les logiciels d’acoustique prévisionnelle utilisent en effet les coefficients de réflexion acoustique associés à chaque paroi du local afin de prévoir la propagation et les réflexions des rayons sonores à l’intérieur. Plusieurs techniques de caractérisations dédiées aux parois planes homogènes ou hétérogènes ont été étudiées dans un premier temps. Puis, une analyse des mécanismes de diffusion acoustique et le développement d’un dispositif permettant d’accéder aux coefficients de diffusion acoustique des parois présentant un relief ont été menés. Une antenne utilisant la pondération multipolaire a été également développée pour la caractérisation acoustique des parois de type plane ou non plane. Ce type d’antenne est inséré dans un dispositif de mesure portable (source impulsionnelle et récepteur directif) permettant de déterminer in situ le coefficient d’absorption et de diffusion acoustique des parois rencontrées dans les ateliers industriels réverbérants et bruyants. |
Jeudi 19 Mai 2011 |
Laurent Orgeas |
CNRS / Université de Grenoble (UJF, Grenoble INP) |
Rhéologie de suspensions concentrées de mèches de fibres : microstructures et micromécanique des contacts mèche-mèche |
| Les matériaux composites à matrices polymère renforcées par des mèches de fibres courtes tels que les Sheet Molding Compounds (SMC), les Glass Mat Thermoplastics (GMT) ou bien encore les Carbon Mat Thermoplastics (CMT) sont très largement utilisés aujourd'hui dans les secteurs de l'automobile ou de l'électrotechnique. Les mèches de fibres qui constituent leur renfort sont en une quantité telle (fraction volumique de 0.05-0.2) que chaque mèche présente de multiples points de contact avec ses voisines. Au cours de leur mise en forme, le plus souvent par compression à l'état mou (le polymère est fondu dans le cas de matrices thermoplastiques ou non réticulé dans le cas de matrices thermodurcissables), ces matériaux présentent une rhéologie particulièrement complexe et peuvent être considérés comme des suspensions très concentrées de fibres fortement non-newtoniennes, dont le comportement est en grande partie conditionné par les mécanismes d'interaction se produisant au niveau des zones de contact mèche-mèche. Ces mécanismes sont à la base de la plupart des modèles rhéologiques multi-échelles construits sur des considérations micromécaniques. Pour mieux appréhender la micromécanique des contacts entre mèches de fibres, plusieurs auteurs ont déjà réalisé des essais d'extraction (pull-out) de mèches dans le cas de composites de type GMT ou CMT à l'état mou. Ces études sont assez complètes. Cependant, en raison de l'utilisation de mats de renforts fibreux d'origine industrielle, le panel de microstructures fibreuses testées est resté limité. De plus, le rôle de la contrainte de confinement pourtant présente en condition de mise en forme n'a pas été étudié. Enfin, des hypothèses fortes concernant l'architecture fibreuse ont été posées a priori pour établir les modèles micromécaniques de contacts ; elles n'ont malheureusement pas été validées jusqu'alors. En partant de ce constat, l'objectif de cette contribution est de compléter les travaux de la littérature précédents. Pour cela, des suspensions concentrées modèles à base de gel transparent et de mèches de fibres de verre, dont la microstructure est contrôlée et plutôt facilement quantifiable, sont élaborées de sorte à imiter l'architecture fibreuse des composites industriels. Plusieurs fractions volumiques et orientations de renfort sont étudiées. La microstructure de ces suspensions est ensuite analysée à l'aide d'imagerie par microtomographie synchrotron multi-résolution et d'analyse d'images, permettant une description quantitative fine d'une part des zones de contacts mèche-mèche et d'autre part de toute l'architecture fibreuse. On montre en particulier que l'architecture fibreuse, et plus précisément le nombre de contacts mèche-mèche par mèche peut être raisonnablement appréhendé par le modèle statistique et géométrique de tube. Ces suspensions sont alors soumises à des essais d'extraction avec ou sans pression de confinement, grâce à un dispositif spécialement conçu : les rôles de la vitesse d'extraction, de la pression de confinement, et du taux de fibres sont analysés. Combinées aux analyses microstructurales, ces essais permettent ensuite de formuler un modèle micromécanique de contact, directement utilisables dans les modèles rhéologiques multiéchelles de la littérature.
- Invité par Jean-François Ganghoffer |
Jeudi 9 Juin 2011 |
Alexei Cheviakov |
Department of Mathematics and Statistics, University of Saskatchewan, Canada |
Direct Method of Construction of Conservation Laws for Nonlinear Models, its Relation with Noether's Theorem, Applications, and Symbolic Software |
For mathematical models given in terms of partial differential equations (PDE), knowledge of admitted conservation laws plays an important role. A conservation law is a zero divergence expression holding on solutions of given equations. Conservation laws are useful in many ways, in particular, analysis (existence, uniqueness, stability, integrability), construction of exact solutions, and development and application of efficient numerical methods. - Invité par Jean-François Ganghoffer |
Jeudi 23 Juin 2011 |
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Daniel Fuster |
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Chercheur à l'Institut Jean Lerond d'Alembert (Paris VI) |
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Multiscale simulations of droplets and bubbles using Gerris |
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Direct numerical simulations (DNS) of processes usually encountered in nature and industrial applications that involve multiple phases are exceedingly expensive computationally. The generation of small droplets and bubbles that are orders of magnitude smaller than the characteristic length of the domain size makes compulsory to resort to models that allow us to predict the behavior of the smallest scales without the necessity of performing a DNS. These models allow us to obtain information of both, the influence of the small scales on the large scales and viceversa. In the present study, we present the advances on multiscale simulations using Gerris. Primary atomization simulations are performed using a Volume-of-Fluid (VOF) algorithm coupled with a two-way coupling Lagrangian particle-tracking model to simulate the motion and influence of the smallest droplets. Collisions between two particles are efficiently predicted using a spatial-hashing algorithm. The code is validated by comparing the numerical simulations for the motion of particles in several vortical structures with analytical solutions. We present simulations of the atomization of a liquid jet into droplets which are modeled as particles when away from the primary jet. We also present the probability density function of the droplets thus obtained and show the evolution of the PDF in space. Some preliminary results about the extension of the model to bubbly flows will be also presented.
- Invité par Nicolas Rimbert |
Lundi 4 Juillet 2011 à 10:30 en salle Coriolis |
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Frédéric Maillard |
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Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces |
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On the formation of "hollow" Pt nanoparticles during PEMFC operation |
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During the last decade, proton-exchange membrane fuel cells (PEMFC) have witnessed technology breakthroughs, which for the first time rendered fuel-cell powered applications a practical possibility. Bimetallic Pt3M/C electrocatalysts (with M = Cr, Fe, Co, Ni, Cu) are now classically used at the cathode because of their enhanced oxygen reduction reaction (ORR) activity. However, Pt and M atoms possess different affinity to oxygenated species (atomic oxygen, water), which may destabilize the alloy structure over time [1-3]. Recently, density functional theory calculations showed that the high oxophilicity of Co atoms drives their surface segregation and further leaching in Pt3Co, which we confirmed experimentally [4-6]. In this study, we provide evidences that the cathode potential is the key parameter in understanding the structural changes of Pt3Co electrocatalysts over time. We will show how the Kirkendall effect induces the formation of “hollow” Pt nanoparticles and discuss the changes of the ORR activity.
References: - Invité par Olivier Lottin |
Mardi 5 Juillet 2011 à 10:30 en salle Coriolis |
Michael Eikerling |
Department of Chemistry, Simon Fraser University 8888 University Drive, Burnaby, BC, Canada |
Modeling Water Sorption and Proton Transport in Polymer Electrolyte Membranes |
| Recent studies in theory and molecular modeling of water sorption and proton transport in polymer electrolyte membranes (PEM) will be presented. The PEM affords the spatial separation of anodic and cathodic reactions in a polymer electrolyte fuel cell. Currently, Nafion-type ionomer membranes, which channel protons through random networks of water-filled nanopores, are best suited to fulfill exacting requirements on proton conductivity, gas-tightness, electronic insulation, stability, and durability. Major efforts in PEM research strive to extend the temperature range of operation to > 90° C and to reduce the sensitivity of proton conductance to the hydration level. Progress along these directions is thwarted, however, by deficiencies in understanding ionomer-water interactions, water sorption properties, and mechanisms of proton transport under low hydration. The first part of the presentation will introduce a novel poroelectroelastic theory of water uptake in PEM. It rationalizes the impact of external conditions, the statistical distribution of anionic head groups in pores, and elastic properties of the polymer on water sorption and swelling. The model resolves Schröder's paradox and other unexplained phenomena related to water sorption equilibrium, pressure distribution, and transport properties in membranes. The topic of the second part of the presentation is proton transport mechanisms in PEM. We use first principles molecular simulations to study mechanisms of interfacial proton transport under low hydration. The considered model consists of a minimally hydrated hexagonal array of surface groups, which resemble ionic sidechains in ionomers. Our calculations have elucidated hitherto unknown effects of molecular structure and packing density of surface groups on spontaneous ordering, acid dissociation, water binding, interfacial fluctuations, and proton dynamics. In current efforts, we employ the metadynamics method to calculate transition pathways, free energy profiles, and barrier energies of elementary proton transitions. Results suggest the feasibility of an ultra-efficient mechanism of interfacial proton transport, in agreement with experimental data for proton transport at biomembranes and self assembled monolayers.
- Invité par Olivier Lottin |
Jeudi 29 Septembre 2011 |
Alidad Amirfazli |
Department of Mechanical Engineering |
Shedding and Oscillations of Sessile Drops Due to Shearing Air Flow |
Drop shedding or runback has many diverse applications including airfoil icing and fuel cell water management. In this talk, we use surface science and fluid dynamics principles to explain incipient runback for a drop exposed to shearing airflow. Through experiments with single drops of water and hexadecane (0.5-100 µl) on PMMA, Teflon, and a superhydrophobic aluminum surface (SHS), wetting parameters such as surface tension, drop shape and contact angle are found to be major controllers of the minimum required air velocity for drop shedding. Exponential functions are proposed that relate air velocity to drop base length and projected area. Using high speed video, oscillating drop shape and variation of contact angles are also analyzed as they change with air and drop speed We find that the frequency of oscillation (for both lateral and longitudinal modes) varies with the spherical cap radius with a power dependence indicative of oscillation based on a balance of inertial and surface tension forces. Frequency varies inversely with contact angle, and various strategies for explaining this relation and predicting the oscillation of drops on various surfaces are discussed - Invité par Michel Gradeck |
lundi 7 Novembre 2011 à 14 h 00 |
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Rodney Borup*, Christina Johnston, Yu Seung Kim, Joe Fairweather, Dusan Spernjak and Rangachary Mukundan Alidad Amirfazli |
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National Los Alamos Laboratory, USA |
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Degradation Mechanisms and Accelerated Testing in PEM Fuel Cells |
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The durability of PEM fuel cells is a major barrier to the commercialization of these systems for stationary and transportation power applications. Although there has been recent progress in improving durability, further improvements are needed to meet the commercialization targets. Past improvements have largely been made possible because of the fundamental understanding of the underlying degradation mechanisms. By investigating component and cell degradation modes; defining the fundamental degradation mechanisms of components and component interactions new materials can be designed to improve durability. Various factors have been shown to affect the useful life of PEM fuel cells. Operational conditions (such as impurities in either the fuel and oxidant stream), cell environment, temperature (including subfreezing exposure), pressure, current, voltage, or transient versus continuous operation, including start-up and shutdown procedures), represent other factors that can affect cell performance and durability.
- Invité par Gaël Maranzana |
Jeudi 26 Janvier 2012 |
Robert Poole |
Université de Liverpool, UK |
Engineering applications of elastic turbulence |
As has been shown in a number of high profile publications, see [1-4] for example, highly-elastic viscoelastic fluids can undergo a series of flow transitions from viscometric laminar flow, to periodic flow, to apparently chaotic flow, and then to fully developed elastic turbulence (ET) in conditions of negligible inertia (Re<1) in a range of flows. At such low Reynolds numbers the flows are far from the inertially-driven turbulence observed for Newtonian fluids (which usually occurs at Re on the order of 1000 for internal flows) and are purely-elastic in nature. By "purely-elastic" we mean driven by non-linear elastic (normal) stresses that develop in flowing complex fluids. Although the original work of Groisman and Steinberg [1] and the mixing effectiveness of the regime has been mentioned repeatedly [1-4] - at least in terms of mixing of a passive scalar for example - little quantitative work has yet been carried out to assess this effectiveness outside of passive scalar mixing. As such, although provoking a significant degree of interest from a theoretical perspective, ET hasn't yet been used to improve any engineering process or product. In this talk I will discuss some preliminary experimental measurements where we have used ET to create emulsions in viscous solvents also used it as a means of augmenting heat transfer in curvilinear pipes at low Reynolds numbers. References: - Invité par Cherif Nouar |
Mercredi 29 Fevrier 2012 |
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Jean-Baptiste Harry |
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LEMTA |
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Présentation d'outils de simulation numérique massivement parallèle Open-Source |
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L'objectif de ce séminaire sera de présenter deux outils de simulation numérique déjà utilisés au Laboratoire :
Open Foam est basé sur une bibliothèque écrite en C++ et permet ainsi de développer ses propres applications massivement parallèle sans qu'aucune connaissances approfondies du parallélisme et des couches bas niveau ne soient nécessaires. On peut par exemple écrire une application CFD non newtonienne avec maillage adaptatif pouvant fonctionner sur des milliers de processeurs en quelques lignes.
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Jeudi 1 Mars 2012 |
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B. Kiefer |
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Institute of Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering |
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On the Modeling and Simulation of Multifunctional Materials exhibiting Magneto-Mechanical Coupling |
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Active and multifunctional materials have drawn considerable interest in recent years, as they show great potential for enabling novel sensing, actuation, transduction, energy harvesting and bio-mimetic applications, to be employed, for example, in aerospace, the automotive industry, microelectronics and the biomedical field. In addition to the exploration, synthesis and characterization of new material systems, the accurate modeling and simulation of their constitutive response is of key importance in the endeavor of leading the application development process beyond purely conceptual ideas. We focus here on the modeling of a subclass of such materials exhibiting magneto-mechanical coupling, namely giant magnetostrictives, magnetic shape memory alloys and magneto-active polymers. From a modeling standpoint, great challenges stem from the complex coupled, nonlinear and inelastic nature of the material response. This macroscopic behavior is often driven by microstructural changes, such as phase transformations or twin-boundary and magnetic domain wall motion. On the other hand, strongly-coupled nonlinear boundary value problems must be solved for device analysis. Three particular modeling cases are discussed and illustrated with numerical examples. First, as an extension of classical approaches of computational inelasticity, a return-mapping-based algorithm for magnetic shape memory behavior is presented. Secondly, a new and rather general variational-based modeling approach and computational implementation of macroscopic continuum magneto-mechanics is presented with a special focus on dissipative magnetostriction. Finally, a brief overview is given on recent research activities related to computational magnetomechanics in the geometrically-nonlinear setting with an application to magnetoactive polymers.
References: |
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- Invité par Tarak Ben Zineb |
Vendredi 16 Mars 2012 |
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Konstantinos Termentzidis |
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EM2C (Énergétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion), École Centrale Paris |
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| Modelling and Simulations of the Thermal Transport Properties at the Nanoscale | ||
Understanding and controlling the thermal properties of nanostructures and nanostructured materials and in particular across the interfaces, are of great interest in a large scope of contexts and applications. Indeed, nanostructures and nanomaterials are getting more and more commonly used in a wide range of industrial sectors like biomedicine, aerospace, communication and computer electronics. In addition to the associated technological problems, there are plenty of unsolved scientific issues that need to be properly addressed. As a matter of fact, the behaviour and reliability of these devices strongly depend on the way the system evacuates heat, as excessive temperatures or temperature gradients result in the failure of the system.
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- Invité par David Lacroix |
Jeudi 22 Mars 2012 |
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Yoann Cheny |
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La méthode LS-STAG : une nouvelle approche de type “frontières immergées”/Level-Set, pour le calcul d’écoulements visqueux incompressibles. |
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Cet exposé a pour objet l'avancement de mes recherches concernant la modélisation/prédiction des écoulements de fl uides complexes en situation réelle. Ces travaux visent à intégrer des lois de comportement réalistes (viscoélasticité, rhéofl uidifi cation, seuil d'écoulement, ...) dans le solveur LS-STAG basé sur une méthode IB originale initialement développée pour les fluides newtoniens incompressibles. Cette méthode se distingue des autres méthodes IB par l'utilisation de la fonction level-set pour représenter précisément les frontières irrégulières, et par la discrétisation effective des équations de Navier-Stokes dans les cut-cells qui repose sur l'examen discret des propriétés de conservation de l'écoulement.
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- Invité par Olivier Botella |
Jeudi 29 Mars 2012 |
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Ian Frigaard |
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Department of Mathematics & Mechanical Engineering |
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Quantifying flow regimes, front velocity and efficiencies in buoyant pipe displacement flows inclined close to horizontal |
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When one fluid displaces another fluid along a pipe a number of different regimes may result, depending flow rate, inclination, rheology and density of the fluids. Up to 10 dimensionless parameters may be identified for the most general situation. For near horizontal pipe flows with a density difference there is a tendency for the two fluids to stratify at long times, arrested only by inertial mixing between the fluids. We present results of a combined experimental, theoretical and computational study that succeeds in identifying the leading order flow behaviour and quantifying the front velocity (and hence displacement efficiency).
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- Invité par
Cherif Nouar |
Jeudi 5 Avril 2012 |
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Stefano Berti |
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Laboratoire de Météorologie Dynamique (ENS Paris) |
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Turbulence élastique de solutions diluées de polymères |
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Je présente une étude numérique concernant la phénoménologie de la
turbulence élastique
dans des solutions diluées de polymères. Au moyen de simulations numériques
directes
du modèle viscoélastique Oldroyd-B, nous avons étudié la dynamique de
l'écoulement périodique de Kolmogorov en deux dimensions, a très faibles
nombres de
Reynolds. Pour des nombres de Weissenberg plus grands qu'une valeur
critique l'écoulement
montre une transition vers des états chaotiques avec des propriétés de
mélange.
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- Invité par
Cherif Nouar |
Jeudi 12 Avril 2012 |
Manivannane Pourouchottamane |
| Ingénieur Combustion – Développement Produits Acier |
| Fives Stein : combustion et transferts thermiques dans les procédés sidérurgiques |
Fives Stein est une société spécialisée dans le dimensionnement et la conception d'équipement de procédé, de ligne de production ou d'usine complète clé en main dans le domaine de l'acier et du verre. La combustion constitue une part importante de ses activités et repose sur des efforts soutenus de R&D pour répondre aux problématiques contemporaines de réduction de la consommation énergétique, des émissions de CO2, des émissions de polluants et également de valorisation des gaz sidérurgiques à faible PCI (gaz de haut fourneaux, gaz de cokerie, gaz d'aciérie…). Cette présentation proposera un petit survol des systèmes de combustion mis en œuvre chez Fives Stein au travers de sa gamme Advantek pour diverses applications : fusion du verre, réchauffage de l'acier ou traitement thermique des bobines d'acier. Quelques développements inspirés par les exigences des procédés sidérurgiques et des règlementations environnementales illustreront cet exposé. Les phénomènes physiques mis en jeu seront explicités. |
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- Invité par Nicolas Rimbert |
Jeudi 19 Avril 2012 |
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Gwenn Boëdec |
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| M2P2, Ecole Centrale Marseille | |
| Dynamique d'une vésicule pesante | |
Les études sur les fluides complexes en régime de Stokes connaissent un engouement croissant ces dix dernières années. L'attention se porte sur l'étude d'objets microscopiques déformables en interaction avec leur environnement, in vivo ou in vitro . L'archétype de ces objets est une goutte encapsulée par une membrane constituée de lipides, aussi appelée vésicule. Ces vésicules servent à la fois de systèmes modèles pour l'étude des propriétés mécaniques des cellules biologiques, mais aussi de micro-transporteurs ou de micro-réacteurs. La modélisation et la caractérisation des propriétés mécaniques de la membrane sont cruciales pour la compréhension de certains processus biologiques comme le passage d'un globule rouge à travers un capillaire plus petit que son diamètre, ainsi que pour les applications industrielles qui nécessitent soit de préserver l'intégrité de la membrane, soit au contraire de pouvoir la briser pour relarguer les principes actifs contenus dans la vésicule.
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- Invitée par Chérif Nouar |
Mardi 24 Avril 2012 |
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Vincent Schick |
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Post-doctorant au LEMTA |
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Caractérisation d’une mémoire à changement de phase |
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Les mémoires à changement de phase (PRAM) développées par l'industrie de la microélectronique utilisent la capacité d'un materiau chalcogénure à passer rapidement et de façon réversible d'une phase amorphe à une phase cristalline. Le passage de la phase amorphe à la phase cristalline s'accompagne d'un changement de la résistance électrique du matériau. La transition amorphe vers cristallin est obtenue par un chauffage qui porte la cellule mémoires au delà de la température de transition du verre. Le verre ternaire de chalcogène Ge2Sb2Te5 (GST-225) est probablement le matériau amené à être le plus utilisé dans la prochaine génération de dispositifs de stockage de masse. Ce travail présente une étude basée sur des mesures de thermoréflectométrie résolue en temps (TDTR) et de radiométrie photothermique modulée (MPTR) permettant d'estimer les propriétés thermiques des constituants des PRAM déposés sous forme de couche mince sur des substrats de silicium. Les diffusivités thermiques et les résistances thermiques de contact des films PRAM sont estimées. Ces paramètres sont identifiés en utilisant un modèle d'étude des transferts de chaleur basé sur la loi de Fourier et utilisant le formalisme des impédances thermiques. Ces mesures ont été effectuées pour des températures allant de 25 à 400°C. Les modifications de structure et de compositions chimiques causées par les hautes températures au cours des expériences sont aussi étudiées via des analyses par les techniques de DRX, MEB, TOF-SIMS et ellipsométrie. Les propriétés thermiques des GST - 225, isolants, électrodes de chauffage et électrodes métalliques mise en oeuvre dans ce type de dispositif de stockage sont ainsi mesuré à l'échelle submicrométrique.
Travaux de thèse effectués à l'I2M-TREFLE sous la direction de Jean-Luc Battaglia |
Mercredi 25 Avril 2012 |
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Emmanuel Ruffio |
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Post-doctorant, Institut P', Poitiers |
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Caractérisation thermique de conditions limites et de matériaux composites |
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Le projet national Horizon Hydrogène Energie (H2E) a pour objectif de développer la filière hydrogène de sa production à son utilisation, en passant par son transport dans des bouteilles haute pression. La volonté de réduire les temps de remplissage des bouteilles entraine un échauffement significatif du gaz qui provoque à son tour l’élévation de la température des parois des bouteilles. La connaissance des niveaux de température constitue une information utile pour l’étude du comportement mécanique des bouteilles.
Dans une dernière partie, j’évoquerai la conception optimale et robuste d’expérience. L’objectif est de concevoir le meilleur dispositif expérimental en vue de l’estimation de paramètres (thermophysiques ou conditions limites). Pour le moment, ces études ont été réalisées sur des expériences purement numériques en utilisant des algorithmes d’optimisation (classiques ou stochastiques). Mon objectif est maintenant de l’appliquer à l’estimation de paramètres par méthode flash 3D en optimisant par exemple la position et la distance de la caméra, la durée et la forme de l’excitation thermique… |
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-Invité par Benjamin Rémy et Emmanuel Plaut |
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Jeudi 10 Mai 2012 (exceptionnellement à 10h30) |
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Julia Mainka |
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Post-doctorante au Laboratório Nacional de Computação Científica Petrópolis, Brésil |
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A dual-porosity model for coupled electro-chemo-hydromechanical phenomena in unsaturated expansive clays |
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A micro-structural model of dual-porosity type is presented to describe the coupling of electro-chemo-hydromechanical phenomena in unsaturated swelling clays. The swelling of the porous medium is governed by phenomena occurring at three different length scales (nano, micro and macro). The macroscopic description is obtained by the asymptotic homogenization analysis of periodic structures.
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-Invité par Christian Moyne |
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Jeudi 10 Mai 2012 à 14h30 |
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Michael Winkler |
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Université de Potsdam, Allemagne |
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Thermally Driven, Thin Liquid Films |
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Thin liquid films are the basic constituents of many industrial and natural processes, as they are nanoscopic elements of foams, emulsions and suspensions. They serve as a paradigm for nanochannel transport that eventually tests the limits of hydrodynamic descriptions. |
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-Invité par Markus Abel |
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