Programme JEFS 2023

Modélisation DPSM en mécanique des fluides, application à la simulation temps réel.

* Jean-Pierre BARBOT (Laboratoire SATIE UMR 8029 CNRS/ENS Paris-Saclay, Flynaero)

Dominique PLACKO (Laboratoire SATIE UMR 8029 CNRS/ENS Paris-Saclay)

Serge GOURLAOUEN (Laboratoire SATIE UMR 8029 CNRS/ENS Paris-Saclay, Flynaero)

La méthode DPSM pour « Distributed Point Source Method » a été développée au sein du laboratoire SATIE (UMR 8029 CNRS/ENS Paris-Saclay) pour des besoins de modélisation en contrôle non-destructif. Il s’agit d’une méthode de type « Boundary Element Method » qui, à l’instar du principe des sources de Huygens, permet de reproduire des phénomènes physiques à l’aide de sources élémentaires dûment placées. Récemment étendue à la modélisation en mécanique des fluides, elle permet de simuler l’écoulement et la circulation d’un fluide autour d’un solide en des temps de simulation significativement réduits vis à vis des méthodes aux éléments finis. La méthode DPSM a par exemple été appliquée dans le cadre du contrôle en temps réel d’un simulateur de vol full-flight et les résultats obtenus ont fait l’objet de présentations invitées de la DGAC. Dans le cadre de JEFS 2023 nous présenterons la méthode DPSM dans ses principes généraux puis son application pour la modélisation de phénomènes physiques en mécanique des fluides. Enfin nous conclurons en donnant des résultats de simulation comparées (mesures/FEM/DPSM/temps de simulation) dans le domaine aéronautique.

Comprendre et modéliser l'hydrodynamique dans des réacteurs gaz/solide, pour pouvoir simuler leurs performances de conversion

* Marie DEBACQ (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood, CNAM)

Aka DOCHE (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood)

Kaouthare FERHAT (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood)

Kevin LACHIN (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood)

Marcela V. C. MACHADO (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood)

Artemio PLANA-FATTORI (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood; Stéphane VITU Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood, CNAM)

Le comportement hydrodynamique du solide divisé traité dans un réacteur gaz/solide, conditionne les transferts de matière et de chaleur et par conséquent la conversion du produit. Pour pouvoir représenter et simuler correctement ces réacteurs gaz/solide selon une approche de génie des procédés, il faut donc étudier préalablement de manière approfondie le mouvement axial et transversal de la charge solide. Depuis de nombreuses années nous travaillons sur la caractérisation expérimentale de l’écoulement longitudinal dans les fours tournants (et plus récemment les fours à vis) par le biais de mesures de Distribution des Temps de Séjour sur un four de taille pilote ; les résultats macroscopiques de ces mesures sont modélisés par analyse dimensionnelle. Plus récemment, nous avons repris l’étude du mouvement transversal de la poudre : d’une part à l’aide d’expérimentations en tambours tournants (maquettes froides et analyse d’images) et d’autre part avec des approches par simulation de type Discrete Element Method (DEM) ou Computational Fluid Dynamics (CFD). L’objet de cette communication est de présenter notre démarche, nos outils expérimentaux et donner un aperçu de nos résultats.

Reliability based optimisation of a composite plate under aeroelastic constraints

* Roger Ballester Claret (Onera)

Nicolo Fabbiane (Onera)

Christian Fagiano (Onera)

Cedric Julien (Onera)

Didier Lucor (LISN)

Ludovic Coelho (Onera)

This work focuses on the reliability-based optimization of a composite plate under aeroelastic constraints, considering uncertainties in fiber alignment. The study employs a kriging metamodel and Efficient Global Optimization (EGO) to enhance the metamodel's performance. By incorporating reliability analysis, the proposed approach improves the structural reliability of the design. The kriging metamodel accurately predicts the structural responses, facilitating efficient exploration of the design space. The EGO algorithm iteratively updates the surrogate model and acquires new samples to refine the metamodel. The methodology demonstrates promising outcomes in achieving optimal designs with enhanced reliability and optimized aerodynamic performance.

Ondes capillaires à la base d'un jet d'eau

* Théophile Gaichies (LPS, Université Paris-Saclay)

Anniina Salonen (LPS, Université Paris-Saclay)

Arnaud Antkowiak (Institut Jean le Rond D'Alembert, Sorbonne Université)

Emmanuelle Rio (LPS, Université Paris-Saclay)

Quand un jet d'eau impacte un bain d'eau, un ménisque se forme à sa base. Des ondes stationnaires, appelées ondes capillaires, apparaissent également à la surface du jet. Ces ondes capillaires ont été le sujet de nombreuses études, qui ont notamment réussi à relier leur longueur d'onde et l’atténuation avec les propriétés du liquide. Dans ce travail, nous avons extrait par visualisation directe la forme de la surface libre au point d'impact entre le jet et le bain. Nous montrons que la forme du ménisque à la base du jet est celle d'un ménisque statique, alors que la vitesse relative du jet et du ménisque est de plusieurs mètres par seconde. De manière contre-intuitive, la surface est ainsi identique à celle d'un ménisque sur une fibre en présence d'un angle de contact non nul avec le liquide. Il existerait donc dans cette situation un angle de contact à la ligne triple eau/eau/air. Nous proposerons ensuite un modèle établissant un lien entre cet angle de contact apparent et l’amplitude des ondes capillaires. L'ensemble de ces ingrédients permet finalement de reproduire finement la forme complète de l'interface observée expérimentalement.

Comment prédire les fronts de détonation dans le contexte du risque hydrogène ?

Luc LECOINTRE (CEA, Saclay)

Ronan Vicquelin (EM2C)

Etienne Studer (CEA, Saclay)

Sergey Kudriakov (CEA, Saclay)

* Christian Tenaud (EM2C)

Le passage de la déflagration à la détonation des flammes Hydrogène/Air est une question cruciale pour la sécurité dans les industries chimiques et nucléaires. Elles présentent également un intérêt croissant dans les domaines énergétiques et industriels impliquant l'hydrogène. Nous exposerons comment a été obtenue une méthode de haute résolution capable de prédire des écoulements réactifs multicomposants utilisant des équations d'état convexes et nous présenterons quelques applications de ces techniques numériques pour traiter des phénomènes survenant dans l'accélération et la détonation des flammes d'hydrogène.

Caractérisation numérique et expérimentale des écoulements d’air autour des barquettes de fraises conditionnées au sein des colis ajourés

* Ahmad Nasser eddine (Université Paris-Saclay, INRAE, FRISE)

Steven Duret (Université Paris-Saclay, INRAE, FRISE)

Denis Flick (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood)

Jean Moureh (Université Paris-Saclay, INRAE, FRISE)

Ce travail de recherche est réalisé dans le cadre du projet de recherche ANR « EcoFreshChain ». Il vise à diminuer l’impact environnemental des barquettes de fraises en plastique en les remplaçant par un emballage en carton, biodégradable et recyclable, sous atmosphère modifiée. Ce nouveau mode de conditionnement permet également d’augmenter la durée de vie des produits et donc de réduire le gaspillage alimentaire. L’étude porte sur la caractérisation numérique et expérimentale des écoulements d’air et des transferts de chaleur autour des barquettes de fraises conditionnées au sein des colis ajourés et ventilés afin d’assurer le maintien des températures optimales et leur homogénéité au sein du chargement. Cette condition est essentielle pour préserver la qualité des produits tout au long de la chaîne du froid. L’approche expérimentale est réalisée sur une maquette à l’échelle 1 représentant un demi niveau de palette en raison de la symétrie du chargement dans le plan horizontal et de sa régularité dans la direction verticale. Il s’agit d’une veine d’air ventilant deux colis ajourées, avec un orifice principal trapézoïdal, et disposés côte à côte dans la partie centrale du circuit aéraulique en respectant l’alignement des orifices. Chaque colis comprend 16 barquettes de forme prismatique étanches à l’air disposés avec un espacement régulier dans les directions longitudinale et transversale. La ventilation de la veine se fait par aspiration d’air pilotée par deux ventilateurs (RS PRO 24 V DC) placés à l’aval du circuit. L’entrée d’air se fait en amont des colis par un canal rectangulaire comprenant un nid d’abeille pour mieux uniformiser l’écoulement et la turbulence. Des mesures des vitesses d’air ont été effectuées autour des barquettes et au sein des colis par un anémomètre Laser LDV (Laser Doppler Velocimetry) à deux composantes. Il s’agit d’une mesure optique non intrusive nécessitant l’utilisation des colis et les barquettes en plexiglass. La modélisation de l’écoulement d’air a été élaborée sur le code CFD ANSYS Fluent sur la même configuration géométrique 3D étudiée expérimentalement. Deux modèles de turbulence (RANS) : k epsilon, et k-w SST ont été testés et comparés aux données expérimentales. L’analyse des données numériques et expérimentales a permis une meilleure connaissance de l’influence des paramètres géométriques affectant la distribution locale des écoulements d’air et leurs hétérogénéités autour des barquettes. Les résultats ont mis en évidence la présence d’une zone centrale bien ventilée par le jet d’air principal issu de l’orifice trapézoïdal associée à des zones de recirculation faiblement ventilées de part et d’autre du jet. On constate également, des vitesses d’air plus élevées issus du jet principal dans la lame d’air au-dessus des barquettes en comparaison avec des vitesses d’air plus faibles autour des parois verticales des barquettes. L’analyse des modèles de turbulence a mis en évidence une meilleure performance du modèle k-epsilon Enhanced wall treatment. Après validation, ce modèle sera utilisé pour étudier l’influence d’autres paramètres géométriques de conception tels que, l’ajout des orifices circulaires additionnelles et l’épaisseur de la lame d’air, sur la distribution des écoulements d’air autour des barquettes.

Etude expérimentale de la pression du vent sur Notre Dame

* P. Vannucci (UVSQ)

C. Mannini (Université de Florence)

T. Massai (Université de Florence)

E. Panettieri (ENSAM Bordeaux)

M. Ferrucci (IUAV Venise)

M. Montemurro (ENSAM Bordeaux), N. Barni (Université de Florence)

Cette présentation concerne une étude expérimentale faite en soufflerie avec couche limite atmosphérique pour déterminer le champ de pression du vent sur la cathédrale Notre Dame. La recherche a permis de déterminer le coefficient de pression sur toute la surface de la cathédrale, pour chaque direction du vent, aussi bien en ce qui concerne la pression moyenne que celle instantanée, effet de la turbulence. Les tests ont été conduits dans deux situations différentes: la cathédrale seule ou avec l’environnement parisien, ceci dans le but de déterminer l’influence du milieu urbain sur la distribution des pressions sur la cathédrale mais également pour disposer de données utilisables aussi pour d’autres cathédrales. La recherche est une collaboration entre l’UVSQ, l’Université de Florence et l’ENSAM de Bordeaux.

Technique de viscosité artificielle pour l'obtention de solutions stationnaires aux équations d'Euler compressibles en régime transsonique par une marche en temps implicite

* Guillaume Brooking (Université Paris-Saclay, CEA, Service d'Études Mécaniques et Thermiques)

Alberto Beccantini (Université Paris-Saclay, CEA, Service d'Études Mécaniques et Thermiques)

Olivier Jamond (Université Paris-Saclay, CEA, Service d'Études Mécaniques et Thermiques)

Christian Tenaud (Université Paris-Saclay, CNRS, CentraleSupélec, Laboratoire EM2C)

La simulation numérique de scénarios accidentels est une préoccupation d'importance pour la sécurité des systèmes industriels (e.g. scénario APRP pour les réacteurs à eau pressurisée, dans l'industrie nucléaire). On cherche généralement à y représenter l'évolution de fluides et de structures lors de régimes transitoires en dynamique rapide. Des méthodes numériques adaptées à ce type de simulation ont été développées, souvent basées sur des schémas en temps explicites. Avant l'apparition d'une perturbation inhérente au scénario accidentel, le système étudié se trouve généralement dans un état de fonctionnement nominal, qui peut s'estimer numériquement par le calcul d'une solution asymptotique en temps. La contrainte de stabilité des schémas explicites rend inefficace, en terme de temps de calcul, l'évaluation de ce régime nominal. L'objectif des travaux réalisés est d'obtenir efficacement une solution asymptotique en temps, permettant d'initier le calcul du régime transitoire. L'étude porte sur la résolution implicite des équations d'Euler compressibles pour les gaz parfaits, en régime transsonique. Les régimes bas-Mach n'y sont pas abordés. On emploie la méthode des volumes finis, en maillages non-structurés, associée à une marche en temps vers une solution asymptotique [1,2,3]. On utilise un schéma en temps Backward-Euler, résolu par un algorithme de Newton-Raphson [4]. En première partie de l'étude, on décrit l'échec de la marche implicite en temps lorsqu'on emploie de grands pas de temps. Cet échec est dû à l'apparition, dans les itérations de l'algorithme de Newton-Raphson, d'oscillations non-physiques de grande amplitude. Ces dernières induisent des quantités non-physiques (densités ou pressions négatives), faisant échouer l'algorithme. La restriction alors nécessaire du pas de temps remet en cause, en terme d'efficacité, l'emploie de schémas implicites, par rapport aux schémas explicites. En seconde partie, l'origine de ces oscillations est étudiée. Des structures de l'écoulement favorisant l'apparition des oscillations précédemment décrites sont identifiées, comme par exemple la présence de chocs transsoniques se déplaçant à vitesse faible dans le domaine. Enfin, une technique basée sur l'ajout d'un terme de diffusion numérique est développée. Elle permet d'éliminer les oscillations, et d'augmenter la vitesse de convergence de l'algorithme de Newton-Raphson, par rapport à la marche en temps initiale. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives, comme l'étude de conditions limites satisfaisantes pour le terme de diffusion artificiel ajouté ou encore l'étude de la formulation optimale de ce terme pour les équations d'Euler, tant en terme d'efficacité que de robustesse.

Ondes et films liquides tombant sur des surfaces de garnissages structurés

* Aina Ramamonjy (LGPM, CentraleSupélec)

Hervé Duval (LGPM, CentraleSupélec)

La dynamique de films liquides tombant sur des feuilles de garnissages structurés influence grandement les transferts de masse dans le procédé de distillation. Si le rôle des perforations est d’abord de promouvoir le transfert de liquide entre les faces de feuilles de garnissages, des études récentes ont montré la richesse de l’hydrodynamique autour des perforations, avec différents modes de franchissement. La formation d’ondes à la surface du liquide joue également un rôle important par l’apparition de zones de recirculations. Dans cette étude expérimentale sur banc hydrodynamique avec instruments optiques, des ondes de surfaces sont forcées sur un film liquide tombant sur une plaque verticale perforée. L’interaction entre ces ondes et les perforations est étudiée.

Dynamique d’intrusion dans un milieu granulaire par percussions successives

* Baptiste Darbois Texier (FAST)

Yann Bertho (FAST)

Antoine Seguin (FAST)

Suite aux travaux qui s’intéressent à la dynamique d’un objet impactant un substrat granulaire, nous avons étudiés la dynamique d’intrusion d’un objet soumis à une série de percussions. Nous avons mené des expériences pour mesurer la profondeur d’un objet cylindrique sous la surface des grains en fonction du nombre de percussions, de leur énergie, de la géométrie de l’objet et des propriétés du matériau granulaire. Ces expériences ont permis de mettre en évidence deux régimes d’intrusion, l’un à faible profondeur et l’autre à grande profondeur. Nous avons également identifié un troisième régime d’intrusion lorsque l’effet du confinement des parois latérales est présent. Enfin, en considérant les forces qui s'appliquent sur l'objet lors de son intrusion et qui résultent de l'écoulement des grains, nous avons proposé une modélisation du problème qui permet de rationaliser ces différents régimes d'intrusion.

Collaborative motion of intruders moving amid smaller grains

* Douglas Daniel de Carvalho (FAST, University of Campinas - Brazil)

Erick de Moraes Franklin (University of Campinas - Brazil)

The movement of solid objects (intruders) in the midst of granular materials is ubiquitous in nature. Some examples are the rapid impact of projectiles on the ground and the relatively slow locomotion of animals in sand. In this brief communication, we investigate the movement of sets of intruders in a two-dimensional granular system using discrete numerical simulations (DEM). We observe that when these objects move within the smaller grains, they tend to mutually cooperate in their motion, affecting each other's motion even when placed at relatively great distances. We also observed the existence of an optimal separation between them in order to obtain a minimum drag, which can be useful for devices that agitate different granular surfaces (such as soil). Furthermore, depending on their initial position in space, different final configurations (patterns) are observed, revealing an intricate nature of collaboration and grouping of these objects.

Dense Granular Flow: A Fluid of Hard Spheres ?

* Denis DUMONT (SPEC, CEA)

Haggai BONNEAU (Gulliver, ESPCI)

Thomas SALEZ (LOMA, Univ. Bordeaux)

Elie RAPHAEL (Gulliver, ESPCI)

Pascal DAMMAN (InFluX, UMONS)

Flows of granular matter are commonly observed in industries and geophysical events. Nevertheless, despite decades of research, the theoretical understanding of the rheological properties remains largely elusive, especially at the grain scale. We tackled the case of dense granular layers flowing down inclined planes. Macroscopic and microscopic properties are obtained from Discrete Element Method simulations for both frictionless and frictional grains. We built a toy-model based on an analogy with the statistical mechanics of a thermal fluid of hard spheres. This theoretical approach properly rationalizes the observations and eventually provides insight into the microscopic foundation of a very popular semi-empirical model, the mu(I)-rheology.

Rhéologie d'un radeau granulaire

J. Lalieu (Laboratoire FAST)

A. Seguin (Laboratoire FAST)

* G. Gauthier (Laboratoire FAST)

Nous nous intéressons à la rhéologie d’une interface air-eau chargées en grains appelée « radeau granulaire ». Soumis à un cisaillement simple dans une cellule de Couette cylindrique de faible entrefer, le radeau se comporte, en moyenne, comme une suspension à 2 dimensions et peut-être décrit par une relation de Krieger-Dougherty 2D. Cependant une étude locale révèle que l’écoulement est inhomogène. Nous montrons sa rhéologie est similaire à celle des milieux granulaire (non-locale) et que son comportement contrôlé par un nombre capillaire-inertiel Ic. Au-dessus d’un nombre Ic critique le radeau est dans un régime inertiel, décrit par la théorie cinétique, tandis qu’au-dessous il est dans un régime elasto-visco-plastique.

Frisedrum: Caractérisation d'un nouvel échangeur à lit mobile pour les transferts thermiques avec un matériau granulaire.

* François Rioual (Unité de Recherche FRISE, Département TRANSFORM, INRAE)

Paule Emmanuelle Eva Gbehe (Master M2 Génie des procédés et bioprocédés, Université Paris-Saclay)

Le procédé de réfrigération d’un matériau granulaire représente un enjeu important en terme d’efficacité énergétique dans différents secteurs de l’agro-alimentaire et de la bio-énergie notamment. Nous proposons un nouveau type d’échangeur à lit mobile constitué d’un tambour tournant et d’une conduite cylindrique axiale. Nous mettons en évidence l’existence d’un régime d’écoulement dit «Biflow» de chaque coté de la conduite et faisons une première analyse numérique des champs de vitesse et de densité de l’écoulement granulaire au contact de cette conduite dans l’espace des phases, qui peut nous donner de premières indications sur le transfert. La perspective de cette étude concerne la caractérisation expérimentale thermique du dispositif qui met en jeu les propriétés de transferts thermiques au sein d’un milieu granulaire en écoulement encore peu étudiées en particulier pour de faibles rapports de conductivité thermique matériau/air.

A coupling VOF/embedded boundary method to model two phase flows on arbitrary solid surfaces

* Mathilde Tavares (LadHyX, école polytechnique )

Christophe Josserand (LadHyX, école polytechnique)

José Maria Herrera Lopez (Séville University, Spain)

Alexandre Limare (Ariane Goup, France)

Stéphane Popinet (d'Alembert, CNRS, Sorbonne Université)

We present a hybrid VOF/embedded boundary method allowing to model two phase flows in presence of solid with arbitrary shapes. The method relies on the coupling of both existing methods: the Volume of fluid (VOF) on one side to tackle with the two phase flow and the embedded boundary on the other side to sharply resolve arbitrary solid geometries. A non trivial coupling of these two approaches is presented in details within our framework accounting for the solving of partial differantial equation with Cartesian structured grids and possible adaptive quad/octree spatial discretisation. To ensure the boundary condition when the fluid-fluid interface intersects a solid surface, a geometrical contact angle model is proposed. Our method is validated for several test cases namely thespreading of a droplet on a cylinder, and the equilibrium shape of a droplet on a flat or tilted plane in 2D and 3D. The ability of our numerical methodology to resolve contact line for different solid geometries is thus demonstrated in either static or dynamical situations.

Orientation préférentielle de flotteurs allongées dans les ondes de gravité

* Wietze Herreman (FAST)

Frederic Moisy (FAST)

Basile Dhôte (FAST)

Lucile Danion (FAST)

Le mouvement de flotteurs solides dans les ondes de gravités intéresse depuis très longtemps, car il y a d’évidentes applications navales. Récemment et dans notre canal à houle, nous avons remarqué que de petits flotteurs allongés, s’orientent de manière préférentielle vis à vis de la direction de propagation de l’onde. Les flotteur courts s’alignent avec cette direction de propagation alors que les flotteurs longs semblent préférer une orientation transverse. Dans cette présentation, nous résumons nos observations expérimentales et le modèle théorique qui a permis de comprendre l’origine physique de cette orientation préférentielle.

Fragmentation and coalescence dynamics of non-wetting blobs during immiscible two-phase flows in porous media

* L. Talon (FAST)

R. Bouguemari (FAST)

A. Yiotis (University of Crete)

D. Salin (FAST)

We study experimentally the dynamics of non-wetting blobs flowing simultaneously with a wetting fluid in a quasi-two-dimensional porous medium consisting of random obstacles. The blobs continuously merge forming larger ones (coalescence) and breakup into smaller ones (fragmentation) leading to an overall dynamic equilibrium between the two processes. We develop a clustering algorithm for the identification of fragmentation and coalescence events that records the size of the blobs prior and immediately after each event from high-resolution videos of the immiscible flow experiments. The results provide significant insight on the main physical features of these two processes, such as blob size distributions, breakup and coalescence frequency as a function of total flow rate, and the size distributions of the blobs formed by either the fragmentation or coalescence of other ones. One of the salient features of the fragmentation process in our study is that blobs smaller than the typical pore size exhibit a higher probability of producing two almost identical children (in size), whereas larger blobs breakup into two children of different sizes. In the latter case, one of children is found to have a dimension practically equal to the typical pore size. Our experimental results are also interpreted in the framework of a mean-field approach, where the dynamics of the blob sizes is expressed through an integro-differential population balance equation (PBE) that comprise terms for the description of the rates of size gains and losses by either fragmentation or coalescence. We recover appropriate expressions for the relevant coalescence and fragmentation kernels, as functions of the blob sizes that participate in each event. A rather surprising result is that for a given blob size population, we obtain an equilibrium between the gains by fragmentation and the losses by coalescence. Furthermore, the opposite is also true, as the population gains by coalescence are found to be equal to the losses by fragmentation.

Effect of pressure gradient orientation on macroscopic inertial flow in porous media

* Yanis Bendali (Safran Tech & Université Paris-Saclay, CNRS, CentraleSupélec, Laboratoire EM2C)

Benoît Goyeau (Université Paris-Saclay, CNRS, CentraleSupélec, Laboratoire EM2C)

Morgan Chabanon (Université Paris-Saclay, CNRS, CentraleSupélec, Laboratoire EM2C)

Quentin Holka (Safran Tech)

Ephraïm Toubiana (Safran Tech)

Stephan Zurbach (Safran Tech)

An important challenge in up-scaling inertial flows is the treatment of the non-linear terms remaining in the closure problems. As a consequence of these non-linearities, current approaches require to solve closure problems that are themselves dependent on the local averaged flow, thus limiting the benefits of the upscaling procedure. Here, a methodology is proposed wherein the non-linear closure problems are linearized according to relevant dimensionless numbers using power series. Indeed, dimensional analysis of the closure problems arising in the volume averaging procedure of inertial flows indicates that non-linear terms are controlled by dimensionless parameters such as the Reynolds number. For each order of the power series decomposition, linear and intrinsic closure problems are determined. Finally, the effective properties of the medium for small values of the dimensionless numbers are obtained by truncating the developments to the appropriate order. One of the main advantages of the proposed method is that it does not require to solve the full closure problems for each value of the local averaged flow. After assessing the validity of this approach against numerical solution of the corresponding non-linear closure problems, the global permeability tensor, including contributions from inertia (Forchheimer term) is determined. Finally, generalization of this methodology to other types of non-linear flows such as compressible or flows with temperature-dependent properties is examined.

Impact de gouttes sur surfaces froides

* Christophe Josserand (LadHyX)

Rodolphe Grivet (LadHyX)

Thomas Séon (D'Alembert)

Axel Huerre (MSC)

Nous étudierons l'influence de la temperature du substrat lors de l'impact d'une goutte d'eau et caractériserons en particulier comment la transition vers le splashing est affectée.

Dynamic pore-network modeling of transition from viscous fingers to compact foam during drainage

* Federico Lanza (Université Paris-Saclay, NTNU)

Santanu Sinha (NTNU)

Alex Hansen (NTNU)

Alberto Rosso (Université Paris-Saclay)

Laurent Talon (Université Paris-Saclay)

For immiscible displacement in porous media, it is known that the competition between the characteristic forces involved, like viscous and capillary, determines the macroscopic structure of the invasion pattern. In this work, we perform a numerical study of a drainage event in which a transition from viscous fingers to compact foam is observed. A pore network model, recently developed and used for two-phase flow studies, is adopted. In our case, the non wetting phase is injected while imposing a constant pressure drop between the inlet and the outlet. We proved that the distance from the inlet at which the transition occurs follows a non-trivial power-law decay with both the global parameters, namely the viscosity ratio and the capillary number. Moreover, we discuss the relationship between the evolution of the total flow rate and the local pressure drop, showing that the foam formed affects global mobility. We also observed fluctuations in the local flow rate field and discuss their possible connection with the formation and the propagation of the foam.

Déformation de gouttes sous écoulement extensionnel en présence de tensioactifs

Julian Wailliez (LPS, Université Paris Saclay)

* Emmanuelle Rio (LPS, Université Paris Saclay)

Anniina Salonen (LPS, Université Paris Saclay)

Marc Leonetti (IRPHE, Aix-Marseille université)

Marc Jaeger (Ecole Centrale Marseille)

Paul Gang Chen (Ecole Centrale Marseille)

L'expérience historique de Taylor [1] permettant de déformer une goutte sous un écoulement extensionnel a été revisitée récemment pour mesurer la tension de surface d'une goutte dans une solution très concentrée en tensioactifs [2]. Dans ce travail, nous montrons qu'à des concentrations plus faibles, autour de la concentration micellaire critique, la tension de surface n'est pas suffisante pour expliquer la déformation observée et que la dynamique des molécules tensioactives doit être prise en compte. Dans une grande majorité des cas étudiés, les déformations subies par la goutte sont réduites en comparaison du cas d’une interface homogène de même tension superficielle. Nous proposons un modèle qualitatif montrant qu'une telle observation peut être expliquée par une forte asymétrie entre une adsorption lente des tensioactifs à l'équateur et leur désorption rapide aux pôles. [1] G. I. Taylor. The formation of emulsions in definable fields of flow. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 146(858) :501–523, oct 1934. [2]Doojin Lee and Amy Q. Shen. Interfacial tension measurements in microfluidic quasistatic extensional flows. Micromachines, 12(3) :272, 2021.