Programme JDFP 2020

Steady and Unsteady Buckling of Viscous Capillary Jets and Bridges

Neil M. RIBE, Jingxuan TIAN, Xiaoxiao WU, Anderson H.-C. SHUM
FAST, CNRS/Université Paris-Saclay; Dept. of Mechanical Engineering, University of Hong Kong

Buckling of filaments of viscous fluid can be either steady (liquid rope coiling) or unsteady (a compressed liquid bridge). Using laboratory experiments with submillimetric jets and ultralow flow rates, we uncover a new surface tension-dominated coiling regime in which the critical onset height decreases with increasing flow rate. Our measured critical heights agree well with nonlinear numerical simulations based on slender-jet theory. Finally, we compare steady and unsteady buckling by performing linear stability analyses of both situations.

Numerical investigations of turbulent premixed flame ignition by a series of Nanosecond Repetitively Pulsed discharges

Yacine Bechane and Benoît Fiorina
EM2C CNRS, CentraleSupelec, Université Paris Saclay

To reduce pollutant emissions such as nitrogen oxides, lean combustion chambers are under development in many energy-related sectors. However, a recurring problem to industrial applications is that lowering the flame temperature slows the chemical reactions, causing difficulties to ensure successful ignitions over the wide range of operating conditions covered by practical applications. An emerging solution to promote ignition is to generate high-voltage electric discharges between two electrodes located inside the combustion chamber. It generates locally a plasma, which interacts with the combustion. Among these various types of discharges, Nanosecond Repetitively Pulsed (NRP) discharges are an efficient way to promote turbulent flame ignition in lean regimes. The energy released by NRP discharges leads first to an ultra-fast species dissociation and heating phenomena, followed by a slow heating process. A phenomenological plasma model is presented to capture the influence of NRP discharges on the combustion process at low CPU cost. The model is here implemented in a LES flow solver to simulate the ignition sequence of a bluff-body turbulent premixed flame by a series of NRP discharges. Result analysis shows that the ignition success or failure results from a competition between the residence time of the reacting gases in the discharge channel and the combustion chemistry time scale.

Transient Flow Boiling Crisis at High Subcooling

Raksmy Nop (1,2,3) Marie-Christine Duluc (2,4) Nicolas Dorville (1) Artyom Kossolapov (3) Florian Chavagnat (3) Matteo Bucci (3)
(1) CEA, Service de thermo-hydraulique et de mécanique des fluides. (2) CNRS, LIMSI. (3) MIT, Department of Nuclear Science and Engineering. (4) CNAM.

In case of a reactivity insertion accident in an experimental nuclear reactor, heat generation in the core can grow exponentially in time, with a power escalation period ranging from a few to a few hundreds of milliseconds. For neutronic and thermal reasons, the occurrence of boiling crisis could then lead to an explosive escalation. Thus, a reliable prediction of the boiling crisis associated with fast transients is key to nuclear safety. Analyzing new experiments with high time and space resolution diagnostics, we propose a new model of transient flow boiling crisis at high subcooling capturing the impact of the thermal hydraulic conditions, the transient nature of the heat input and the geometry (e.g. the heater length). Two contributions to the cooling process, promoted by the turbulent nature of the flow, are assessed using DNS analyses. The model gives a better insight on the physics associated to the transient boiling crisis.

INSTABILITIES AND DYNAMICS OF PHORETIC SUSPENSIONS

Traverso Tullio Sébastien Michelin
Ecole Polytechnique, LadHyX

Janus phoretic colloids self-propel as a result of self-generated chemical gradients, and influence each other hydrodynamically and chemically. The shape and surface chemical properties of the particles determine the relative importance of such interactions which, in turn, characterize the large-scale collective dynamics of the suspension in a fundamental way. We use a kinetic model to investigate the competition and interaction of self-propulsion with hydrodynamic and chemical couplings. Using linear stability analysis and nonlinear numerical simulations, we discuss the role of such design parameters in determining the onset of instabilities and subsequent nonlinear collective dynamics in dilute suspensions of chemically-active Janus swimmers.

Experimental study of the noise generated by an oscillating airfoil in a turbulent flow

David Raus (1), Benjamin Cotté (1), Romain Monchaux (1), Baptiste Lafoux (1), Emmanuel Jondeau (2), Pascal Souchotte (2), Michel Roger (2).
(1) Institut des Sciences de la Mécanique et Applications Industrielles, CNRS, EDF, CEA, ENSTA Paris, Institut Polytechnique de Paris (2) Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique, Université de Lyon, École Centrale de Lyon

In open rotor applications, such as wind turbines and propellers, the angle of attack of a blade can vary during its rotation, due to an inhomogeneous inflow. This causes a variation of the broadband noise radiated by the blades. The goal of this experiment is to characterize the broadband airfoil noise generated by an airfoil in static (fixed angle of attack) and dynamic (oscillating airfoil) configurations. Experiments are conducted in the anechoic wind tunnel of the Ecole Centrale de Lyon (noise measurements) and in the closed wind tunnel of IMSIA (aerodynamics measurements), in order to identify the different noise sources developing for a static and an oscillating airfoil. Aerodynamics around the airfoil is characterized with wall pressure measurements, and synchronized with far-field acoustic pressure measurements in the case of noise measurements. The effects of inflow turbulence, Reynolds number and angle of attack of the airfoil on the noise are investigated.

Liquid film dynamics during meniscus oscillation

Xiaolong Zhang, Vadim S. Nikolayev
Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, SPEC, 91191, Gif-sur-Yvette, France

We will present a theoretical analysis of liquid film dynamics inside the Pulsating Heat Pipe (PHP) channel. We study the transient film behavior during meniscus oscillation, where the film thickness is not uniform and varies over time and in the presence of the contact line. A two-dimensional hydrodynamic approach based on the lubrication approximation is able to describe the thin liquid film response to a meniscus acceleration or deceleration. The average film thickness is determined as a function of oscillation frequency and other system parameters. Because of the contact line and film hydrodynamics, the resulting thickness differs from the result of the film thickness formula based on the instantaneous velocity, which affects the heat transfer in the PHP.

Émergence d'un mode géostrophique dans une expérience de turbulence en rotation forcée par des ondes d'inertie

Pierre-Philippe Cortet (1), Maxime Brunet (1), Basile Gallet (2)
(1) Université Paris-Saclay, CNRS, FAST, 91405, Orsay, France (2) Université Paris-Saclay, CNRS, CEA, Service de Physique de l’État Condensé, 91191, Gif-sur-Yvette, France

Les fluides en rotation, à travers l'action de la force de Coriolis, permettent la propagation d'ondes internes dispersives et anisotropes, appelées ondes d'inertie. Celles-ci constituent un des ingrédients majeurs de la dynamique des écoulements géophysiques et astrophysiques. En régime non-linéaire, ces ondes et les structures tourbillonnaires peuvent s'intriquer de différentes manières conduisant à un vaste paysage de régimes possibles pour la turbulence en rotation. Parmi ceux-ci, le régime de turbulence d'ondes, pour lequel de nombreuses prédictions analytiques existent, n'a pour l'instant jamais été observé. Dans ce travail, nous présentons les résultats d'une expérience de turbulence en rotation ayant l'originalité d'être forcée uniquement par des ondes d'inertie. Notre système consiste en un jeu de 32 cylindres oscillants organisés régulièrement sur la surface d'une sphère virtuelle de 80 cm de diamètre dans un aquarium rempli d'eau placé sur une plateforme tournante. La propagation des faisceaux d'ondes émis par les cylindres permet de venir déposer, au coeur de la sphère, l'énergie dans une assemblée de nombreuses ondes d'inertie. Pour une amplitude de forçage modérée, une partie de l'énergie des ondes forcées est transférée à des ondes sous-harmoniques selon le processus d'instabilité par résonance triadique. Ce phénomène est en accord avec le scénario proposé par la théorie de la turbulence d'ondes, où une cascade d'énergie vers les basses fréquences est portée par des interactions triadiques résonantes. Toutefois, pour des amplitudes de forçage plus grandes, le système ne tend pas vers un régime de turbulence d'ondes. Au lieu de cela, nous mettons en évidence que la majorité de l'énergie se condense dans un mode géostrophique, invariant verticalement. L'émergence de ce mode est tout à fait remarquable car les interactions triadiques résonantes sont théoriquement incapables de transférer de l'énergie vers un tel mode 2D. En nous inspirant des travaux de Smith et Waleffe (1999), nous proposons une description théorique de nos observations s'appuyant sur un développement de l'équation de Navier-Stokes en rotation au troisième ordre en nombre de Rossby et non plus simplement au deuxième ordre comme proposé dans la théorie de la turbulence d'ondes. Nous montrons que l'assemblée d'ondes d'inertie que nous forçons expérimentalement peut conduire à travers une instabilité à quatre ondes résonantes à l'émergence d'un mode géostrophique. Cette instabilité "quartetique" a pour conséquence de court-circuiter la cascade d'énergie par résonances triadiques prévue par la théorie de la turbulence d'ondes. Nous montrons toutefois qu'il est possible d'inhiber l'instabilité quartetique en introduisant une dissipation sélective du mode géostrophique ouvrant potentiellement la voie à l'exploration du régime de turbulence d'ondes d'inertie.

Effet stabilisant de la gravité sur l'instabilité de Plateau-Rayleigh

Chi-Tuong PHAM¹, Stéphane PERRARD², Gabriel LE DOUDIC³
¹LIMSI, Université Paris-Saclay, Orsay ; ²LP ENS, École normale supérieure, Paris ; ³MSC, Université de Paris, Paris

Nous considérons une goutte, posée sur un substrat super-hydrophobe, possédant une invariance par translation (soit une goutte cylindrique de section constante) et aplatie sous l'effet de la gravité. Nous montrons analytiquement que sur un substrat plan et horizontal, une telle goutte est instable quelle que soit sa section, à cause de l'instabilité de Plateau-Rayleigh. En revanche, dès que le le substrat n'est plus plat (devenant alors une rigole rectiligne), ces gouttes peuvent être stables pourvu que leur section soit suffisamment importante. Un excellent accord a été trouvé entre nos calculs théoriques et nos expériences.

POD et Modèles réduits pour l'analyse des modes de sillage derrière un corps d'Ahmed

S. Pellerin 1, B. Podvin 1, Y. Fraigneau 1, O. Cadot 2
1 Université Paris-Saclay, CNRS, LIMSI; 2 University of Liverpool

Une DNS d’un écoulement autour d’un corps épais à culot droit retrouve la déviation du sillage associée au phénomène de bistabilité, mais ne présente pas de bascule de cette déviation à cause du temps trop court. Une POD appliquée à une base de données étendue, en ajoutant les images des snapshots, construit des modes symétriques et antisymétriques, et permet ainsi une comparaison avec l’expérience, où de nombreuses bascules sont observées. Une POD-2D, appliquée aux bases de données numérique et expérimentale permet d’obtenir un bon accord en termes de modes spatiaux et temporels. La POD-3D (champ complet) identifie les fréquences de shedding et de wake pumping du sillage. L’étude des amplitudes temporelles montre le lien entre le mode de déviation et ceux de vortex shedding. Des modèles réduits sont construits et appliqués aux données DNS. Ils parviennent à capturer les fréquences principales numériques et reproduisent les bascules de la déviation du proche sillage (switches) observées expérimentalement.

On the dynamics of a cylinder wake in transonic flows

Marie Couliou, Vincent Brion
DAAA, ONERA

Flow around a circular cylinder is an ubiquitous phenomenon in nature and it is of particular importance in both fundamental research and engineering application. A circular cylinder is tested in a crossflow configuration over a transonic speed range. Time-resolved pressure measurements on the cylinder give information on surface pressure fluctuations and are combined to Schlieren visualisation. The topology of flow is carefully studied from Ma=0.8 to Ma=0.85 where it is found that there exists subcritical Mach numbers across which flow patterns show distinct characteristics from periodic vortex shedding with intermittent shock to stationary shock waves. We will eventually analyse and focus on branches where temporal intermittence of flow patterns occurs.

Mean-flow reconstruction and analysis of laminar-separation bubbles via data-assimilation of experimental PIV-data

Nicolo` Fabbiane, Olivier Marquet and Benjamin Leclaire
DAAA, ONERA

The recent developments in modern measurement techniques, such as particle-image-velocimetry (PIV) and particle-tracking-velocimetry (PTV), gave the scientific community the possibility of more resolved and more complete measurements of velocity fields. With it, it came also the opportunity of exploiting – in the analysis of experimental data – advanced tools borrowed from numerical fluid-dynamics, e.g. the resolvent analysis. These techniques, however, may suffer limitations because of the quality of the measurements and/or to the availability of certain flow quantities. In this perspective, in the past few years flow reconstruction has shown to be a valuable tool to compensate for these restrictions. In this work, we propose an adjoint-based data-assimilation method to reconstruct, form discrete mea- surement data, a complete mean-flow; the procedure relies on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, where the Reynolds stress-tensor is treated via the Boussinesq hypothesis. The algorithm is initially tested and validated against synthetic PIV-data from a reference RANS simulation – closed via the Spalart- Allmaras turbulence model – to be later applied to experimental PIV measurements by [1]. The resulting reconstructed flow is investigated by means of the analysis of its resolvent operator [2] with the goal of reconstructing the velocity fluctuations as observed in the experimental investigations. The optimal gains are computed for the reconstructed-flow and they are shown to match the spectrum of the first experimental- POD mode. This level of agreement is obtained only by the reconstructed-flow; in fact, when the measured-flow is used as base-flow, the resolvent analysis is not able to predict the experimental spectrum, even if the measured data are interpolated over the computational grid of the reconstructed-flow. On the one hand, this is due to the intrinsic spatial smoothing by the PIV measurement operator, that degrades the velocity base-flow; on the other hand, a modelling for the Reynolds stresses – here via the frozen turbulent-viscosity – is needed to the resolvent analysis to be predictive, when a turbulent flow is considered [3]. --- [1] D. Simoni, D. Legnani, M. Ubaldi, P. Zunino, and M. Dellacasagrande. Inspection of the dynamic properties of laminar separation bubbles: free-stream turbulence intensity effects for different reynolds numbers. Exp. in Fluids, 58:66, 2017. [2] Lloyd N. Trefethen, Anne E. Trefethen, Satish C. Reddy, and Tobin A. Driscoll. Hydrodynamic stability without eigenvalues. Science, 261(5121):578–584, 1993. [3] P. Morra, O. Semeraro, D.S. Henningson, and C. Cossu. On the relevance of Reynolds stresses in resolvent analyses of turbulent wall-bounded flows. J. Fluid Mech., 867:969–984, 2019.

Buoyancy-driven dispersion in confined drying of liquid binary mixtures

Jean-Baptiste Salmon (1) , Frédéric Doumenc (2)
(1) CNRS, Solvay, LOF, UMR 5258, Univ. Bordeaux, F-33600 Pessac, France (2) Université Paris-Saclay, CNRS, FAST, 91405 Orsay, France

We investigate the impact of buoyancy on the solute mass transport in an evaporating liquid mixture (nonvolatile solute + solvent) confined in a slit perpendicular to the gravity. Solvent evaporation at one end of the slit induces a solute concentration gradient which in turn drives free convection due to the difference between the densities of the solutes and the solvent. Our results show that buoyancy-driven free convection always impacts solute mass transport at long timescales, dispersing solutes in a steadily increasing length scale along the slit. Beyond this confined drying configuration, our work also provides an easy way for evaluating the relevance of buoyancy on mass transport in any other microfluidic configuration involving concentration gradients.

Motility and aerotaxis in Sinorhizobium meliloti, a soil bacterium

Julien Bouvard (1), Frédéric Moisy (1), Nicolas Busset (2), Peter Megaert (2), Harold Auradou (1)
(1) Université Paris-Saclay, CNRS, FAST, 91405, Orsay, France (2) Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, Institute for Integrative Biology of the Cell (I2BC), 91198, Gif-sur-Yvette, France.

Sinorhizobium meliloti is a soil bacterium involved in a symbiotic interaction with the roots of a legume plant, Medicago sativa. These bacteria are swimming towards the roots, following the chemical gradient created. Besides this chemotactic behaviour, S. meliloti is also displaying a not yet referenced aerotactic one. We study experimentally this aerotaxis with a few set-ups, in order to better understand its motility that could lead us to some culture optimizations as this symbiosis is important for the growth of cultures.

Patterns of Turbulence in transitional Plane Channel Flow

Pavan Kashyap, Yohann Duguet
LIMSI-CNRS, Université Paris-Saclay, Orsay

The transition to turbulence in plane channel flow is known to occur even in the absence of instability of the base flow. Upon reducing the Reynolds number from a turbulent state, large-scale patterns of oblique stripes of turbulence appear as attested in recent numerical simulations in large domains. As the Reynolds is further reduced, isolated stripes are the last remaining instance of turbulent motion. In an effort to shed light on the possible turbulent bifurcations of the system, we analyze numerically, the average streamwise profiles of various local quantities depending on the numerical domain. The bifurcations suggested by this approach provide ideas for further reduced-order modelling of this transitional flow. This is a work in progress.

Ondes localisées obliques en canal plan

Yohann Duguet (1), Chaitanya Paranjape(2), Björn Hof(2)
(1) LIMSI-CNRS , Orsay + (2) IST Austria, Klosterneuburg, Autriche

La transition vers la turbulence en canal plan en présence de perturbations fortes est de type sous-critique et intermittente. Je montrerai dans cette présentation de nouvelles ondes non-linéaires calculées numériquement, dont la forme et la propagation présentent des analogies fortes avec le régime transitionnel intermittent. Les mécanismes s’auto-entretien de ces structures seront discutés, ainsi que leur destabilisation menant à des états pré-turbulents.

Ecoulements dans les batteries à métaux liquides

Caroline Nore et Wietze Herreman
Université Paris-Saclay, CNRS, LIMSI, 91400 Orsay, France

Une batterie à métaux liquides est composée de trois couches de fluides superposées (métal léger (Li, ..), sel fondu, alliage lourd (Pb(Li), ...). Cet ensemble est chauffé à haute température (T > 400oC ) et traversé par des courants électriques intenses. On peut imaginer de tels dispositifs à grande échelle (quelques m) et on souhaite les fabriquer avec des matériaux abondants sur terre, ce qui rendrait cette technologie intéressante pour le stockage massif d'énergie électrique. Dans cette présentation, je vous donne un aperçu de nos études sur les écoulements dans ces batteries. En combinant simulations numériques multiphasiques (code SFEMaNS) avec une modélisation théorique poussée (linéaire et non-linéaire), on caractérise finement comment les différentes phases bougent au sein de ces batteries. Des écoulements trop intenses peuvent faire bouger les interfaces entre les couches et provoquer des court-circuits. A plus faible intensité, les écoulements peuvent contribuer à un meilleur mélange de l'alliage, ce qui augmente la performance de la batterie.

Transient growth of perturbation energy in conservative systems

Kevin Ha, Jean-Marc Chomaz, Sabine Ortiz
LadHyX (Kevin Ha et Jean Marc Chomaz) IMSIA (Sabine Ortiz)

When the classical problem of the rotation of a rigid body is considered, it is well-known that a rotation around the axis M2 corresponding to the intermediate moment of inertia J2 is unstable. We demonstrate in the present work that a rotation around the two other axis M1, M3, which are known to be stable, exhibits transient growth of perturbation energy. This transient growth becomes extremely large if the moment of the stable axis considered (J1 or J3) is close to J2. This initial transient growth of the perturbation leads to an extremely extended nutation of the rotation axis around the considered axis when the initial perturbation is optimized. In the case of a rotation around M3 with J3 close to J2, the leading initial perturbation is along the initial axis M1. When its initial squared amplitude reaches a threshold of order J3/J2 − 1, the trajectory changes from a nutation around the M3 axis toward a trajectory where the initial rotation is periodically transferred from the M3 to the M2 direction. The same mechanism of large transient growth of perturbation is generic to any conservative systems and in particular to the triadic resonance in wave systems such as inertial waves.

Role of the recirculation bubble dynamics on the unsteadiness of the Shock Wave Boundary Layer Interaction.

Ismaïl Ben Hassan Saïdi (1), Christian Tenaud (1) and Guillaume Fournier (2)
(1) - Université Paris-Saclay, CNRS, LIMSI, 91400, Orsay, France (2) - Université Paris-Saclay, Univ Evry, LMEE, 91020, Evry, France

The aim of the present work is to contribute to a better understanding of the physical mechanism causing the low frequency oscillations of the Shock Wave Boundary-Layer Interaction (SWBLI) by analyzing data from highly resolved unsteady numerical simulations. Results show that the low frequency reflected shock-wave motion is mainly driven by the low frequency breathing of the separation bubble that comes from a modulation of the successive enlargements and shrinkages of the separated zone (medium frequency flapping of the shear-layer); the oscillations of the reflected shocks foot being in phase with the motion of the separation point.

Modélisation de turbulence par réseaux de neurones

Aymeric SONOLET, Jean-Marc MARTINEZ, Pierre-Emmanuel ANGELI

Dans le domaine du calcul scientifique, les méthodes actuelles basées sur l'apprentissage machine (Machine Learning) commencent aujourd'hui à être utilisées. Dans certains cas, elles permettent de compléter ou d'améliorer certaines modélisations complexes qu'on peut trouver dans diverses disciplines, comme en physique, en chimie ou en biologie. Nous présentons ici une application de l'apprentissage machine à la physique de la mécanique des fluides. Cette activité est assurée au sein du Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) d’une part par le LMSF, dans l'utilisation d'un Outil de Calcul Scientifique simulant des phénomènes turbulents : TrioCFD (triocfd.cea.fr) et d’autre part par le LGLS dans les méthodes et outils en apprentissage machine. La recherche a porté sur l'amélioration par apprentissage machine des modèles de turbulence de type RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) utilisant des calculs DNS (Direct Numerical Simulation) pour simuler les écoulements turbulents de fluides. Le formalisme RANS se limite au calcul des moyennes statistiques de la turbulence. Par rapport au formalisme « exact » par DNS (Direct Numerical Simulation) très coûteux en temps de calcul, la méthode RANS permet de simuler numériquement les tendances des écoulements sur des cas réels complexes. Mais par rapport à la DNS, l'approximation RANS exige des modèles de turbulence qui expriment les éléments du tenseur des contraintes (tenseur de Reynolds d'ordre 3, symétrique). Différents modèles de turbulence ont été proposés, reposant sur l'hypothèse de Boussinesq, qui postule une simple linéarité entre le tenseur de Reynolds et le tenseur des taux de déformation fonction des vitesses moyennées. Malheureusement ce modèle comme d’autres modèles de turbulence n'est pas suffisamment générique pour garantir l'universalité de l'approche RANS. Nous proposons donc, à partir de considérations sur la forme mathématique de ce tenseur, de l’exprimer comme une fonction tensorielle des autres variables du modèle et d’approximer une partie de cette fonction par un réseau de neurones.

Code_Safari : a high-order simulation tool for fluid mechanics

Philippe Lafon
IMSIA

Code_Safari est un code de calcul de recherche pour simuler à l'ordre élevé les problèmes de mécanique des fluides. Des schémas numériques DF/VF à haute résolution ont été implémentés sur des grilles cartésiennes curvilignes pour modéliser les équations d'Euler et de Navier-Stokes compressibles. Initialement développé pour l'aéroacoustique et la turbulence, Code_Safari est progressivement étendu à la simulation de problèmes multi-fluides, multi-phases.

Singularites et irréversibilité

Bérengère Dubrulle, S. Thalabard, V. Shukla, G. Krstulovic, S. Nazarenko and EXPLOIT team (P. Debue, V. Valori, T. Chaabo, A. Cheminet, Y. Ostovan Ch. Cuvier J-P. Laval, J-M Foucaut, C. Wiertel, V. Padilla, F. Daviaud )
SPEC, Nice, LMFL

In a viscous fluid, the energy dissipation is the signature of the breaking of the time-reversal symmetry (hereafter TSB) t-> -t, u-> -u, where u is the velocity. This symmetry of the Navier-Stokes equations is explicitly broken by viscosity. Yet, in the limit of large Reynolds numbers, when flow becomes turbulent, the non-dimensional energy dissipation per unit mass becomes independent of the viscosity, meaning that the time-reversal symmetry is spontaneously broken. Natural open questions related to such observation are: what is the mechanism of this spontaneous symmetry breaking? Can we associate the resulting time irreversibility to dynamical processes occurring in the flow? Can we devise tools to locally measure this time irreversibility? In this talk, I first show that the TSB is indeed akin to a spontaneous phase transition in the Reversible Navier-Stokes equations, a modification of the Navier-Stokes equation suggested by G. Gallavotti to ensure energy conservation and relevance of statistical physics interpretation. I then discuss the mechanism of the TSB in Navier-Stokes via quasi-singularities that create a non-viscous dissipation and exhibit the tools to track them.

Réseaux de neurones informés par la physique : application à la convection turbulente

Sergent A., Agrawal A. et Lucor D.
1- Sorbonne Universisté, LIMSI CNRS 2- Technical University Munich 3- LIMSI, CNRS, Université Paris-Saclay

Nous cherchons à développer des modèles réduits basés sur des réseaux de neurones (DNN) pour la prédiction d’écoulements fluides complexes, en remplacement de simulations numériques plus standards, dans l’objectif de réduire le coût de simulation (CPU, stockage) ou d’enrichir des données incomplètes. Ici, nous nous plaçons dans le cadre de la convection turbulente, dont la simulation numérique directe reste couteuse du fait de la large gamme d’échelles spatio-temporelles en jeu. L’approche retenue consiste à guider l’apprentissage d’un réseau de neurones profond non seulement à partir d’un champ connu de variables, mais aussi de lois physiques sous-jacentes du système (équations aux dérivées partielles). Nous proposons d'étudier comment ces informations supplémentaires régularisent efficacement la procédure de minimisation de la construction des DNN, et permet la récupération des variables cachées de l’écoulement lorsque l’apprentissage est effectué à partir de données partielles.

Dynamique de sédimentation de particules

David De Souza (1), Anne Dejoan (2), Till Zürner (1), Romain Monchaux (1)
(1) IMSIA, Palaiseau, France (2) CIEMAT, Madrid, Espagne

Nous étudions la sédimentation de particules en nous intéressant particulièrement aux phénomènes de concentration préférentielle et de modification de la vitesse de sédimentation. Dans ce but, nous avons monté un dispositif où des particules solides tombent dans de l'eau. Nous présentons ici des premières mesures de particules sédimentant dans de l'eau initialement au repos.

Roughness induced friction in liquid foams

Manon Marchand, Emmanuelle Rio, Frederic Restagno, François Boulogne
Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris Saclay

Microbial-induced carbonate precipitation (MICP) on a chip

Tom Marzin(1) , Brice Desvages(2), Adama Creppy(1), Louis Lépine(2), Annette Esnault-Filet(2), Harold Auradou(1)
(1) Université Paris-Saclay, CNRS, FAST, 91405, Orsay, France. (2) Soletanche-Bachy, 280 avenue Napoléon Bonaparte - 92500 Rueil-Malmaison (France)

Microbial-induced carbonate precipitation (MICP) in porous media is a two-step procedure: first the suspension of bacteria is injected and some of the bacteria get stuck on the grains. The second stage consists in the injection of a calcifying solution that triggers the calcite precipitation and creates a calcite shell around the bacteria. The presentation describes a novel method to measure the adhesion rate of S. Pasteurii bacteria on sandstone and that, additionaly, allows to obtain information about local position of the calcite crystals on the sandstone grains. Our work shows it is possible to use small volumes of fluid to determine quantities accurately, such as adhesion rate or crystals spatial repartition, avoiding the waste of a large quantity of fluids. The method also opens the possibility to screen different fluid compositions and flow conditions to optimize the MICP process.

Qu’est-ce qui peut bien agiter ce caniveau ?

G. Feger (1), F. Lusseyran (1) et Luc Pastur (2)
(1) LIMSI-CNRS, Orsay; (2) IMSIA-ENSTA, Palaiseau

L’écoulement passant au-dessus d’une cavité ouverte rectangulaire fait partie des écoulements cisaillés impactant, siège d’oscillations auto-entretenues largement étudiées. Pourtant la succession des bifurcations de l’écoulement par instabilité 3D puis 2D, quand la vitesse du fluide incident croît, n’est décrite que partiellement. Nous en donnerons un rapide panorama.

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