Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

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HdR de Guillaume BALARAC

Guillaume BALARAC soutiendra son HDR (Habilitation à Diriger des Recherches) au LEGI, à Grenoble, le vendredi 11 décembre à 10h00 en amphithéâtre K118 (Campus - Site Bergès, Bât. K, 1209 rue de la Piscine, 38400 St. Martin d’Hères).

Titre : Simulation instationnaire de la turbulence : prédiction, analyse et contrôle d’écoulements

Membres du jury

  • Frédéric Ducros, CEA-LITEN (Grenoble), rapporteur
  • Pierre Sagaut, M2P2 (Marseille), rapporteur
  • Luc Vervisch, CORIA (Rouen), rapporteur
  • Fabien Godeferd, LMFA (Lyon), examinateur
  • Olivier Métais, LEGI (Grenoble), examinateur

Résumé

Dans un contexte où les contraintes énergétiques et environnementales sont croissantes, la conception et l’optimisation de systèmes industriels mettant en jeu des fluides nous imposent une représentation plus fine des écoulements. Or, dans de nombreuses applications, les écoulements sont turbulents, rendant ainsi délicates leur prédiction et leur analyse. Le développement constant de la puissance des calculateurs permet désormais d’envisager la simulation numérique comme un outil performant pour la prédiction de tels écoulements. En ce sens, la technique dite de simulation des grandes échelles (SGE ou LES pour large-eddy simulation) apparaît comme une alternative efficace lorsqu’un calcul direct (simulation numérique directe, SND) n’est pas réalisable. L’approche SGE propose de simuler explicitement les grandes échelles énergétiques de l’écoulement et seule l’influence des plus petites échelles est alors modélisée. De telles simulations instationnaires donnent accès à une information spatio-temporelle riche pour l’analyse physique des écoulements. En particulier, elles permettent une description fine de la dynamique des structures tourbillonnaires cohérentes. Les critères de visualisation de ces structures sont maintenant bien établis, permettant de donner un sens physique a la turbulence au-delà d’une analyse statistique. Les conséquences de la turbulence, tel que le mélange, peuvent ainsi s’interpréter à la lumière de cette dynamique tourbillonnaire, permettant d’envisager des procédures de contrôle de cette dynamique et de ses conséquences.

Mes activités de recherche s’inscrivent dans ce contexte en développant des axes qui ont pour vocation de mieux prédire, comprendre et contrôler les écoulements turbulents et leurs conséquences. Il s’agit ainsi de couvrir un spectre d’activités incluant le développement d’outils numériques (modèles et méthodes), l’analyse et le contrôle de phénomènes fondamentaux de la turbulence (instabilités, mélange...), jusqu’aux transferts vers des configurations représentatives de systèmes industriels. Ainsi, les recherches menées sont pilotées par un intérêt scientifique principal qui porte sur la physique de la turbulence, que ce soit à petite échelle, avec le développement de modèles sous-maille, ou à grande échelle, avec l’analyse et le contrôle d’écoulements.