LEGI - UMR 5519
Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels


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Grands équipements

Introduction

Le LEGI dispose de différents moyens et équipements de recherche pour mener des études sur des aspects variés de la mécanique des fluides (aérodynamique, cavitation, écoulements en rotation, écoulements à surface libre), tant sur le plan expérimental (production d’écoulements) que numérique (modélisation, simulation). Nous ne présentons ici que les équipements de grandes dimensions à vocation de dispositifs expérimentaux mutualisés, ces installations constituent l’héritage scientifique du laboratoires.

Parallèlement aux moyens propres, le LEGI exploite plusieurs ressources externes ou centres d’essais, comme le jet d’hélium cryogénique du CERN, la boucle cryogénique du SBT au CEA-Grenoble, la soufflerie de Modane de l’Onera, le bassin à houle aléatoire tridimensionnelle (Grenoble-INP / SOGREAH), les installations du CREMHyG etc. Certains chercheurs prennent une part active à des mesures de terrain (campagnes de mesure dans l’océan et le domaine littoral) ainsi qu’à la conception de missions spatiales d’observation (e.g. satellite AltiKA).

Par ailleurs, le LEGI développe une activité importante dans le domaine de la modélisation numérique. Les outils de simulation utilisés font appel à des codes commerciaux ou communautaires, ainsi qu’à de nombreux développements menés au laboratoire ou en partenariat avec des équipes extérieures (e.g., Laboratoire Jean Kuntzmann, INRIA). Les besoins en calcul numérique peuvent prendre des formes très diverses au sein du laboratoire, ce qui nécessite une hiérarchie de moyens adaptés qui allie des ressources propres, des moyens de calculs distribués (serveur de calcul du LEGI), des outils de méso-informatique partagés entre plusieurs laboratoires (e.g. MIRAGE), et des ressources externes (IDRIS, CINES) pour la réalisation de calcul intensif.

Souflerie bas niveau

La soufflerie à bas niveau de turbulence

Le LEGI dispose d’une soufflerie à basse vitesse en boucle fermée dans un plan vertical. Son encombrement est de 16 x 5 x 2.6 m3. Les débits sont réglables de 0 à 34 m3/s, ce qui correspond à une vitesse de 0 à 60 m/s dans la veine d’essai. La section d’essais carrée (0.75 x 0.75 m2) s’étend sur 4 m. Une plaque large de 0.65 m et longue de 3.1 m est placée dans la veine d’essais afin de réaliser des études sur les couches limites. Les parois horizontales sont réglées en fonction de la plaque pour assurer une pression uniforme le long de l’écoulement.

La stabilité de l’écoulement est assurée à 0.2% près. Une chambre de tranquillisation équipée de grilles fines, suivie d’un convergent permet de réduire l’intensité turbulente résiduelle à un niveau très bas (< 0.1%). La soufflerie, construite à l’origine pour faire des recherches sur la transition laminaire-turbulent, est utilisée par plusieurs équipes pour diverses études, dont :

- le contrôle de la turbulence pariétale par un jet en soufflage permanent ou périodique ;
- la diffusion d’un scalaire passif en turbulence de grille ;
- la mesure de vorticité en turbulence développée dans le contexte de l’autosimilarité incomplète.

Le tunnel hydrodynamique

Canal Hydraulique

Avec une puissance installée de 165 kW et un débit maximal de 0,65 m3/s, le Tunnel Hydrodynamique du LEGI est un moyen d’essais particulièrement bien adapté aux recherches à caractère fondamental sur la cavitation. Son taux de turbulence très faible (< 0.15 %), ses capacités d’injection de gran­des quantités d’air sans recirculation (jusqu’à 5,5 g/s), son système de contrôle de la qualité de l’eau, ses cuves aval… en font un moyen d’essais excep­tionnel pour l’étude des écoulements cavitants et ventilés, qu’ils soient perma­nents ou instationnaires. Depuis sa mise en service en 1967, le Tunnel Hydrodynamique du LEGI a subi plusieurs évolutions technologiques majeures. En 2004, des aménagements im­portants ont été réalisés sur la deuxième veine en vue d’accueillir le banc d’essais d’hydroliennes pour le projet HARVEST.

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La boucle Prevero

Boucle PREVERO - Veine

Construite en 2003, la boucle PREVERO du LEGI est équipée d’une pompe centrifuge d’une puissance de 80 kW pouvant fournir une surpression de 40 bars et un débit maximal de 11 l/s, d’un échangeur thermique de 80 kW et de divers organes annexes (débitmètre, cuve aval…). Bien que spécialement conçue pour la recherche dans le domaine de l’érosion de cavitation, ses caractéristiques générales en font un moyen adapté à de nombreux types d’essais hydrauliques.

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La grande plaque tournante Coriolis

Plaque tournante Coriolis Construite en 1960, la plate-forme tournante servit notamment à l’étude de l’impact de l’usine marémotrice des Iles Chausey, à partir d’un modèle réduit de la Manche au 1/50.000ème. Rénovée en 1987, elle supporte actuellement un bassin cylindrique de 13 m de diamètre et de 1,2 m de hauteur. Des cuves annexes de grande capacité permettent de réaliser, par salinité, des stratifications en densité multi-couches ou continues. En 2002-2003, l’installation a été à nouveau rénovée par la construction d’un local de stockage et par la mise en place d’un grand portique support d’instrumentation. Ceci libère toute la surface de la cuve, permet de rationaliser l’utilisation des caméras, d’améliorer la protection contre les parasites électriques et de munir, dans un proche avenir, l’installation d’un rideau périphérique protégeant du vent de rotation. Le matériel de mesure comporte des vélocimètres à ultra-sons, des profileurs de salinité et température. Les mesures sont de plus en plus axées sur le traitement numérique d’images. Les champs de concentration sont ainsi obtenus par fluorescence laser (LIF), et les champs de vitesse par corrélation d’images (CIV). Ces techniques permettent des mesures tridimensionnelles en volume par un système de balayage de plan laser.

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Canal à Houle

Le canal à houle

Le canal à houle du LEGI est un canal en verre de 36 m de long, de 1.3 m de profondeur et de 0.55 m de largeur. Il est équipé d’un batteur piston déplacé par un vérin hydraulique permettant d ?engendrer des ondes solitaires, des vagues régulières ou aléatoires. Cette installation est principalement utilisée pour des études sur la morphologie des plages de sédiments sableux et l’hydrodynamique (courants moyens et turbulence) de la zone affectée par le déferlement.

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Les serveurs de calcul du LEGI

Machine de Calcul Le LEGI a fortement investi dans le numérique ces dernières années. Un projet de calculateur central avait été mis en avant dès le rapport d’activité 2002-2005.

Il s’est avéré que nous avions déjà besoin de pouvoir tester et mettre au point en interne des programmes fortement parallèles à base d’OpenMP ou de MPI, ainsi que de la puissance de calcul plus séquentielle (Matlab par exemple). Ces besoins sont toujours présents à ce jour, les méso-centres ou les centres nationaux ne répondant pas à tous nos cas d’utilisation.

Une première machine hybride de marque SGI avait été acquise début 2007. Depuis, elle a été mise à jour, puis complétée par des machines de marque DELL formant actuellement un panel de plusieurs clusters à base d’Intel Xeon ainsi qu’une machine GPU.

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