Groupe Convection et Rotation : instabilités et turbulence

Le Groupe Convection et Rotation s'intéresse principalement à l'étude des phénomènes fondamentaux, mécanismes de base et leurs couplages, intervenant dans les écoulements se produisant sous l'effet de forces d'Archimède thermique ou compositionnelle, ou sous l'effet d'un entraînement pariétal de type cisaillement visqueux ou thermo-capillaire. Sur le plan fondamental, l'accent est mis sur la prédiction des critères et des mécanismes d'instabilité de ces diverses classes d'écoulements, ce qui demande de disposer d'outils numériques précis et efficaces et de méthodologies appropriées. Les aspects plus appliqués portent sur l'élaboration d'outils de simulation permettant une prédiction quantitative des transferts dans des configurations pratiques réalistes, impliquant donc une modélisation de la turbulence, la prise en compte d'un certain niveau de complexité géométrique et de la juxtaposition de phénomènes élémentaires. Ces études étant principalement effectuées à partir de simulations numériques, la confrontation expérimentale est effectuée au travers de collaborations étroites avec d'autres laboratoires. Le groupe est reconnu pour l'importance qu'il accorde à la qualité de l'approximation numérique, et l'amélioration continue de ses outils numériques (schémas, algorithmes, etc) et méthodologies d'investigation fait donc partie de ses préoccupations constantes. Il maîtrise un ensemble de méthodologies d'investigation et dispose globalement d'un ensemble de codes adaptés aux problèmes traités, reposant sur un ensemble de types d'approximations spatiales (méthodes spectrales 2D et 3D en géométries cartésienne et cylindrique, méthodes de différences finies et de volumes finis, éléments finis, et leurs combinaisons).

• Convection thermique - Étudier les instabilités des écoulements thermoconvectifs en cavité, en développant des méthodologies numériques appropriées, en régime Boussinesq ou non-Boussinesq. Améliorer les capacités prédictives des écoulements de convection en régime turbulent par approche de Simulation des Grandes Echelles. Prise en compte du couplage avec le rayonnement.

• Convection thermocapillaire et solutale, écoulements à surface libre - Appréhender la dynamique spatio-temporelle d'écoulements thermo-capillaires ou d'écoulements de fluides binaires, leurs critères et mécanismes d'instabilité. Etude des singularités à la jonction entre une paroi et une surface libre. Développement de méthodes numériques précises pour traiter les déformations de surface libre, et étudier l'influence de cette déformation sur les mécanismes d'instabilité.

• Écoulements cisaillés - Simuler et comprendre la dynamique de la transition à la turbulence des écoulements de proche-paroi lorsque celle-ci est de type sous-critique, c'est-à-dire que la turbulence envahit l'écoulement même en l'absence d'instabilité linéaire de l'écoulement de base (écoulement en conduite cylindrique, couche limite, Couette plan). Le régime intermédiaire et instable existant entre le régime laminaire et le régime turbulent est étudié, ainsi que la cohabitation spatiale à grande échelle de zones turbulentes et laminaires.

• Écoulements en rotation - Étudier les instabilités 2D et 3D d'écoulements avec effets de rotation, interdisques ou jets. Étudier la dynamique des écoulements résultant de cisaillements pariétaux, leurs instabilités et leurs régimes turbulents.

• Magnéto-Hydrodynamique - Développer des algorithmes pour la simulation d'écoulements magnétohydrodynamiques (MHD) dans des domaines hétérogènes présentant des sauts de conductivité électrique et de perméabilité magnétique. Étudier la génération d'un champ magnétique par un écoulement de fluide conducteur de l'électricité (effet dynamo), application à l'expérience Von Kármán Sodium (VKS). Étudier les ondes d'Alfvén dans un cylindre ainsi que la saturation non linéaire de l'instabilité Magnétorotationnelle (MRI) dans un disque.

• Analyse de stabilité d'écoulements 2D/Stability analysis of 2D convection flows
• Solutions multiples en Rayleigh Bénard en géométrie cylindrique/Multiple steady states in cylindrical Rayleigh-Benard convection
• Simulation LES du régime de turbulence "dure" en Rayleigh-Bénard/LARGE EDDY SIMULATION OF THE HARD TURBULENT REGIME IN RAYLEIGH-BENARD CONVECTION
• Instabilités en convection non-Boussinesq/Revisited transition to unsteadiness of Non-Boussinesq natural convection solutions
• Couplage convection-rayonnement de paroi/Coupling of natural convection in cavities with surface radiation
• Couplage convection-rayonnement en volume/Coupling of natural convection with radiation in 2D square cavities
• Projet MAEVA/Numerical studies of high Rayleigh number natural convection flow generated by a heat source into enclosure
• Stabilité de l'écoulement entre deux cylindres concentriques verticaux
• Conditions aux limites pour la simulation d'un écoulement autour d'un fil chauffé
• Simulation d'un écoulement de Rayleigh-Bénard en cavité de rapport de forme 1:4:1
• Modélisations et simulation de moteurs thermo-acoustiques

• Instabilités thermo-capillaires en situation contra-rotative en croissance cristalline
• Dynamique d'une interface en présence d'une singularité
• Effet du nombre de Prandtl sur la stabilité de l'écoulement de zone flottante
• Influence de la déformation sur la stabilité de l'écoulement de cavité entraînée

• Une méthode pseudo-spectrale en formulation poloidale-toroidale pour les écoulements interdisques
• Observation expérimentale de cycles quasi-hétéroclines dans l'écoulement de Von Karman
• Saturation non-linéaire d'un trailing vortex
• Un modèle de reconnection de vortex
• Stabilité de l'écoulement entre disques contrarotatifs de grand allongement

• Une méthode hybride pour les équations 3D MHD en domaines hétérogènes/ An hybrid spectral-finite element method for the 3D MagnetoHydroDynamics equations in heterogeneous domains