Rapport d`activité 2011 du Laboratoire - Lemta

Transcription

PRES de l’Université de Lorraine
GROUPE DE RECHERCHE / MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES /
Pôle scientifique EMPP
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RÉSUMÉ
Unité Mixte de Recherche de Nancy-Université et du CNRS, le LEMTA (Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et
Appliquée, UMR 7563), concentre ses recherches autour de la Mécanique et de l’Energie et compte parmi les 5 laboratoires de
la Fédération Jacques Villermaux pour la Mécanique, l’Energie et les Procédés. Les activités de recherche s’articulent autour de
la mécanique des fluides, de l’énergie, des transferts thermiques et de la mécanique du solide. Organisé en trois groupes de
recherche (Mécanique des matériaux et structures ; Milieux fluides, réactifs, multiphasiques ; Energie et Transferts) le Laboratoire
développe ses recherches autour de trois domaines d’excellence : la métrologie dans les milieux complexes (métrologie thermique
haute température, fluorescence induite par laser, diffusion de la lumière, imagerie par résonnance magnétique nucléaire), la
modélisation multi-physique multi-échelle (milieux poreux, feux de forêt, loi de comportement des solides, piles à combustible)
et les milieux multiphasiques et à rhéologie complexe (fluides complexes, écoulements à phase dispersée, sprays, polymères
solides).
Les activités sont assez équilibrées entre recherche fondamentale, préoccupations sociétales ou environnementales et
recherche finalisée. Modélisation des feux de forêt, lutte contre les incendies, stockage des déchets radioactifs, pile à combustible, combustion de gouttelettes, propriétés thermomécaniques des matériaux, améliorations des procédés sidérurgiques et
verriers, ingénierie pétrolière, ingénierie tissulaire sont quelques unes des applications autour desquelles se concentrent les
équipes de recherche du LEMTA, composé de 74 chercheurs et enseignants-chercheurs, autant de doctorants et post-doctorants, 23 personnels administratif et technique. Ces applications sont rendues possibles par le développement et l’utilisation
d’outils métrologiques performants : par exemple, l’Imagerie par Résonnance Magnétique nucléaire, traditionnellement utilisée
dans le domaine médical, pour la visualisation et l’analyse quantitative d’écoulements en milieux opaques ou l’utilisation de
techniques non-intrusives sophistiquées (PIV, fluorescence, rhéo-optique, thermographie infra-rouge à haute température, rhéomécanique,…). Ouvert sur le plan international, le Laboratoire est impliqué dans différentes coopérations avec des laboratoires
européens, qui conduisent à des publications communes et à la constitution de réseaux.
Le LEMTA collabore avec de nombreux partenaires institutionnels, centres de recherche et industriels. Le LEMTA participe
ou coordonne de nombreux programmes de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), pilote le programme ASTRA fédérant le
CNRS et l’ONERA sur les méthodes d’analyses expérimentales et de simulations des brouillards multi-composants et s’implique
dans le Laboratoire commun de Modélisation et de Prévention de la pollution avec l’INRS. Parmi nos partenariats industriels,
citons l’accord de fidélisation avec la Société ARCELOR-MITTAL pour la maîtrise des procédés sidérurgiques, le partenariat avec
les sociétés HELION et AIR LIQUIDE autour de la pile à combustible, le développement de techniques de mesure par fluorescence
dans les fluides avec la société DANTEC-DYNAMICS, des collaborations avec AIRBUS, Daum, Baccarat, EDF R&D, Schlumberger
ou Total, Renault et Peugeot.
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BILAN GÉNÉRAL DE L’UNITÉ /
SUMMARY
LEMTA (Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée) a joint research unit linked with with CNRS and Nancy
University focuses its research activity on mechanics and energy. LEMTA is one of the 5 laboratories of the ‘Fédération Jacques
Villermaux pour la Mécanique, l’Énergie et les Procédés’, a large laboratory consortium with transdisciplinary competences. The
research activities are organized around Fluid Media, Energy and Transfers and Solid Mechanics. Hosting three research departments, Mechanical engineering of Materials, Reacting, multiphase fluid media, Energy and Transfer, the laboratory’s research
is centred around three main axis of excellence: measurement science in complex media (high temperature thermal metrology, laser-induced fluorescence, light scattering, Nuclear Magnetic Resonance imagery), multi-physics/multi-scale modelling
(porous media, forest fires, behaviour laws of solids, fuel cells) and multiphase media, potentially with complex rheology (complex fluids, flows with dispersed phase, sprays, solid polymers).
Our activities are harmoniously and equally divided between basic research, social or environmental questions and
applied research. Modelling of forest fires, fire-fighting, nuclear waste disposal, fuel cells, droplet combustion, the improvement
of steel and glass manufacturing processes, bio-engineering and petroleum engineering are a few of the applications of the
work derived from the research activities of LEMTA’s 74 researchers, the same number of PhD and post doctoral students and
23 technical and administrative staff. These applications are made possible thanks to the development and use of sophisticated
measurement techniques: for example, NMR, usually devoted to medical applications, for the visualisation and quantitative
analysis of flows in non transparent media, fluorescence based diagnosis, infra-red thermography at high temperature and rheophysics apparatus. The laboratory is fully committed to an international outlook and as such is involved in cooperation work with
leading world laboratories and more particularly with European laboratories, all of which leads to the production of joint papers
and network building.
LEMTA cooperates with many institutional partners, research centres and industrial partners and participates or coordinates several ANR (Agence Nationale de la Recherche, the French National Research Agency) research programs. It coordinates
the joint CNRS and ONERA research program into experiments and simulation of multicomponent sprays and is involved in a joint
laboratory with Institut National sur la Recherche et la Sécurité (National Research and Safety Institute). Our industrial partners
include ARCELOR-MITTAL for the steel manufacturing processes development, our partnership with HELION and AIR LIQUIDE
working on fuel cells, the development of measurement techniques in fluid flows with DANTEC-DYNAMICS, collaborations with
AIRBUS on the thermal management of aircraft engines, Daum or Baccarat for glass processing, Schlumberger and Total from the
petroleum industry, and the car manufacturers Renault and Peugeot among others.
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TABLE DES MATIÈRES
BILAN GÉNÉRAL DE L’UNITÉ / P 9
GROUPE DE RECHERCHE “MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES” / P 25
1. Rhéologie de matériaux nano/micro-structurés
2. Comportement multiphysique des matériaux et systèmes adaptatifs et des structures en conditions extrêmes
3. Biomécanique et Bioingénierie tissulaire
GROUPE DE RECHERCHE “MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS, MULTIPHASIQUES” / P 39
1.
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3.
4.
5.
Ecoulements multiphasiques
Transfert de chaleur et de masse dans les sprays
Hydrodynamique fondamentale
Rhéologie et dynamique des fluides complexes
Feux de Forêts
GROUPE DE RECHERCHE “ÉNERGIE ET TRANSFERTS” / P 55
1.
2.
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4.
5.
Caractérisation thermique des matériaux complexes
Convection massique et techniques inverses
Rayonnement thermique
Transferts en milieux poreux
Pile à combustible et systèmes
PUBLICATIONS / P 71
COMMUNICATIONS / P 101
ANNEXES / P 143
1.
2.
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4.
5.
6.
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8.
9.
Publications sélectionnées
Plates-formes technologiques
Chercheurs invités
Origine des recrutements des chercheurs et enseignants chercheurs
Liste des équipements acquis depuis 2007
Implication des personnels du LEMTA dans la structure d’enseignement
Hygiène et Sécurité
Formation des personnels
Liste des séminaires
GLOSSAIRE / P 188
TABLE DES MATIÈRES /
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BILAN GÉNÉRAL
DE L’UNITÉ
Le LEMTA dans son
contexte local
Le LEMTA est une Unité Mixte de Recherche (UMR 7563)
ayant pour établissements de tutelle le CNRS et les deux universités scientifiques nancéennes. Le LEMTA est localisé sur
trois sites principaux : le site “Brabois”, situé sur le campus
INPL, dans les murs de l’ENSEM, abrite 75 % des surfaces
du Laboratoire ; le site “Faculté des Sciences”, hébergeant
les activités liées aux transferts radiatifs, la RMN et l’IRM et
enfin, le site “ESSTIN” où sont localisées deux équipes dont
les activités sont respectivement centrées sur la modélisation
numérique des écoulements diphasiques et la mécanique des
structures. Ajoutons que deux enseignants-chercheurs sont
localisés sur le site InSIC (Saint-Dié des Vosges, à 80 km de
Nancy), avec des activités portant sur la mécanique du solide
liée à l’usinage.
Le LEMTA est l’un des cinq laboratoires de la Fédération de
Recherche Jacques Villermaux pour la Mécanique, l’Energie
et les Procédés (FR 2863).
Le Laboratoire appartient à l’Institut Carnot Energie et
Environnement en Lorraine (ICÉEL), en particulier, il bénéficie du ressourcement scientifique et participe depuis 2010
à trois projets transversaux (stockage souterrain de l’hydrogène, thermique des procédés plasturgiques et matériaux
carbonés pour la pile à combustible). Il participe de manière
intensive aux appels d’offres de la Région Lorraine et est un
acteur majeur du Contrat de Projet Etat-Région (CPER). En
effet, le LEMTA émarge sur 6 lignes du CPER, pour un montant
d’environ 2,5 M€ pour le contrat en cours :
- Mise en forme et tenue en service des matériaux (activités “verre”).
- Polymères multistructurés à fonctionnalités spécifiques.
- Valorisation énergétique de la biomasse.
- Pile à combustible.
- Utilisation efficace de l’énergie - Caractérisation
des transferts (concerne les sprays et la métrologie
thermique).
- Plate-forme de micro-imagerie à haute résolution par
RMN.
Le LEMTA s’est lourdement investi dans la construction d’un
projet de Laboratoire d’Excellence (LABex) en partenariat
avec le Laboratoire Réaction et Génie des Procédés (LRGP)
sur un projet “Energie, Procédés, Produits”, comportant 8
domaines de recherche transversaux :
1- Combustion dans les systèmes propulsifs : de l’injection à
la réaction.
2- Pyrolyse, gazéification, biomasse.
3- Milieux poreux pour l’énergie et l’environnement.
4- Vecteur hydrogène et pile à combustible.
5- Rhéologie des milieux complexes pour les procédés et les
produits.
6- Aérosols, micro/nanoparticules : transport, séparation et
sécurité.
7- Réacteurs et échangeurs intégrés et intensifiés.
8- Réacteurs biotechnologiques innovants. Ce projet, évalué B par le jury international, n’a pas été sélectionné et sera repris, compte-tenu des remarques formulées
par le jury lors du prochain appel d’offre LABex.
Structuration scientifique
et évolutions
Les activités de recherche s’articulent autour de la mécanique des fluides, de l’énergie, des transferts et de la mécanique du solide. Organisé en trois Groupes de Recherche,
“Mécanique des Matériaux et Structures” (15 EC),
“Milieux Fluides, Réactifs, Multiphasiques” (29 EC et 4
C), “Energie et Transferts” (20 EC et 4 C), le Laboratoire
développe ses recherches autour de trois domaines d’expertise : la métrologie dans les milieux complexes, la modélisation multi-physique multi-échelle et les transferts en milieux
complexes (multiphasiques, rhéologiquement complexes,
réactifs, poreux, …). Les activités sont assez équilibrées
entre recherche fondamentale, préoccupations sociétales ou
environnementales et recherche finalisée, ceci en association
avec un fort développement d’outils métrologiques performants : par exemple, l’IRM, traditionnellement utilisée dans
le domaine médical, pour la visualisation et l’analyse quantitative d’écoulements en milieux opaques ou l’utilisation de
techniques non-intrusives sophistiquées (PIV, fluorescence,
rhéo-optique, thermographie infrarouge, ...).
Ces dernières années, les thématiques liées à l’énergie se
sont fortement développées (pile à combustible, métrologie thermique, refroidissement des surfaces à haute température, géo-énergies, combustion de gouttelettes, milieux
poreux déformables électriquement chargés), ces disciplines
étant fortement ancrées sur la modélisation des phénomènes
de transfert couplés multi-échelle et le développement de
techniques de caractérisation fines aptes à appréhender les
différentes échelles associées.
Les activités liées à la mécanique des fluides traditionnelle
(stabilité, transition vers la turbulence, à l’exception des
problématiques spécifiques liées aux fluides complexes) ont
diminué très significativement, tandis que les activités liées à
la modélisation numérique des écoulements diphasiques se
sont maintenues. En revanche, les activités liées à la rhéophysique des fluides (suspensions, fluides complexes, fluides
structurés) se sont très largement développées au meilleur
niveau, notamment grâce à l’utilisation de techniques
de caractérisation sophistiquées, développées au LEMTA
(rhéo-optique et rhéo-polarimétrie) ou en s’appuyant sur
les très grandes infrastructures de recherche (synchrotrons
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notamment). Il est donc loisible de penser qu’à court terme,
l’ensemble des activités relatives à la mécanique des fluides
complexes se structurera davantage afin de couvrir un large
champ scientifique allant de la structure physique des fluides
complexes jusqu’à leur mise en écoulement, en y associant
les problématiques de transition vers la turbulence et de
simulation numérique.
Les techniques développées dans le cadre de la rhéologie
des fluides complexes ont par ailleurs diffusé de manière
large dans le domaine de la rhéologie des polymères solides,
domaine traité par le groupe “Mécanique des Matériaux et
Structures” du Laboratoire qui développe une plate-forme
expérimentale originale pour suivre in situ les multiples couplages physiques et physicochimiques qui accompagnent
la déformation des matériaux. Ce groupe de recherche a
par ailleurs poursuivi des travaux très importants dans le
domaine de l’ingénierie cellulaire visant à reproduire et
modéliser l’environnement mécanique. Se sont développées
la modélisation et la simulation du comportement mécanique de matériaux adaptatifs (féro-électrique, piézoélectrique, alliages à mémoire de forme), certains visant des
applications en micro-fluidique. En parallèle, des activités
liées au comportement thermomécanique des matériaux
lors de l’usinage ont fait leur apparition, suite notamment au
recrutement de deux nouveaux permanents issus de l’Institut
Supérieur de l’Ingénierie de la Conception (InSIC, localisé à
Saint-Dié des Vosges). De même, une thématique acoustique
liée au bâtiment est hébergée au LEMTA en association avec
l’INRS, l’Institut National de Recherche sur la Sécurité. Cette
thématique est auto-suffisante du point de vue des moyens
grâce à l’INRS.
Les principales thématiques scientifiques par groupe de recherche sont :
Mécanique des Matériaux et Structures
• Rhéologie de matériaux nano/microstructurés : Métrologie/Inversion
Modélisation Multiphysique
• Comportement des structures en
conditions extrêmes
• Comportement multiphysique des
matériaux et systèmes adaptatifs
• Biomécanique des matériaux et structures du vivant/bioingénierie.
Milieux Fluides, Réactifs,
Multiphasiques
• Hydrodynamique
• Rhéologie et mécanique des fluides
complexes
• Feux de forêt
• Ecoulements multiphasiques
• Transferts dans les fluides
• Acoustique (coopération LEMTA-INRS)
Une sélection de 13 articles dans des revues internationales
à comité de lecture permet de situer les principaux résultats
remarquables de l’unité (annexe 1).
Plusieurs actions nouvelles, associées à une certaine
prise de risque ont été initiées au LEMTA :
- Pile à combustible : C’est probablement l’action à risque,
démarrée ex-nihilo, la plus ancienne. Initiée en 2002 grâce à
la reconversion thématique d’un Maître de Conférences, une
plate-forme nationale CNRS est créée en 2004. Très rapidement, les travaux s’orientent vers la compréhension des
phénomènes de transport couplés de masse de chaleur et de
charge électrique au niveau des composants élémentaires
de la pile. En 2006, l’équipe comporte 3 enseignants-chercheurs et un ingénieur d’étude. Depuis 2007, des moyens
importants sont fléchés sur cette thématique : 1 poste d’enseignant-chercheur (chaire d’excellence CNRS-INPL), 1 poste
de Chargé de Recherche CNRS (profil physico-chimiste) et 1
poste d’Ingénieur de Recherche CNRS auxquels il faut ajouter
2 allocations de recherche MESR, 2 bourses de thèse CNRS
cofinancées par la Région Lorraine, 1 bourse de thèse ADEME
cofinancée par la Région Lorraine. Aujourd’hui, l’équipe bénéficie d’une véritable reconnaissance dans le domaine avec 23
articles dans des revues internationales à comité de lecture
entre 2007 et 2010, des contrats de coopération avec les
acteurs industriels majeurs du domaine (Air-Liquide, AREVA
et PSA), des travaux communs avec les laboratoires nationaux, comme le GREMI (Orléans), le LEPMI (Grenoble) ou
l’Institut Jean Lamour (Nancy). Des relations internationales
sont en genèse, notamment pour une thèse en co-tutelle avec
l’Institut de Recherche sur l’Hydrogène (Québec).
- Voir dans l’opaque : L’opération “Voir dans l’opaque”
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Énergie et Transferts
• Caractérisation thermique, techniques
inverses
• Rayonnement dans les milieux
semi-transparents
• Transferts en milieux poreux
• Pile à combustible et systèmes
est née en 2003, lors de la création de la Fédération de
Recherche Jacques Villermaux (FR 2863), avec pour objectif
de doter la Fédération d’un équipement de tomographie. Le
choix s’est porté sur les techniques d’imagerie par résonance
magnétique nucléaire (IRM) en raison de ses fortes potentialités pour investiguer les fluides (opaques) en écoulement et
les phénomènes de transport en milieu poreux, mais aussi eu
égard à l’utilisation limitée en France de ces méthodes dans
le domaine des sciences de l’ingénieur, alors qu’elles se sont
considérablement développées ces 20 dernières années au
niveau international. Le but affiché de l’opération est donc
de se hisser au rang des meilleures équipes internationales
pour le développement et l’utilisation des techniques d’IRM
pour l’ingénierie. Depuis son démarrage, cette opération est
pilotée par le LEMTA avec l’appui de l’Equipe de Méthodologie
RMN du CRM2, (UMR 7036) qui soutient fortement cette
action. Différents projets ont démarré utilisant les moyens
en IRM (transport d’eau dans les piles à combustible, écoulements et dispersion en milieu poreux, rhéologie des fluides
complexes, micro-mélange de fluides miscibles, pyrolyse de
la biomasse, …). L’action “Voir dans l’opaque” est animée
depuis son lancement par D. Stemmelen (CR1 CNRS - LEMTA)
avec l’aide technique de S. Leclerc, Ingénieur de Recherche,
spécialiste en RMN, recruté au LEMTA en décembre 2005.
F. Xu (CR2 CNRS – LEMTA, recrutée en 2007) et J.C. Perrin
(MCf – Chaire d’excellence – LEMTA, recruté en 2009) sont
venus renforcer l’embryon d’équipe sur le volet Pile à combustible / techniques RMN et IRM. Depuis 2007, deux thèses sur
financement MESR ont été soutenues et deux autres ont été
lancées. Près de 2 M€ d’investissement en équipements RMN
et IRM, au titre du CPER 2007-2013 notamment, ont été
investis. Le rayonnement de cette action commence à être
largement visible, puisque 11 articles dans des revues internationales à comité de lecture ont été publiés entre 2007 et
2013, 2 projets ANR ont été obtenus (1 “jeune chercheur”
en 2009 et 1 “blanc” en 2011) et enfin, un contrat industriel
avec la Société Baxter est en négociation.
- Physique des interactions gouttes/parois chauffées :
Fort d’une expérience importante dans le domaine du refroidissement des surfaces à haute température par jets d’eau
et dans le domaine des diagnostics optiques sur les sprays,
la thématique “Interaction gouttes/parois chauffées visant à
décrire la physique des transferts lors des interactions entre
des gouttes ou des sprays et une paroi chauffée à une température supérieure à la température de Leidenfrost a été initiée
en 2008. Le démarrage de cette thématique a bénéficié des
compétences de deux équipes du LEMTA : l’équipe s’intéressant aux phénomènes de transfert de chaleur et de masse
dans les sprays et l’équipe de caractérisation thermique
avec notamment un fort appui sur les techniques inverses.
Aujourd’hui, une plate-forme expérimentale est opérationnelle et permet de mesurer simultanément, le flux extrait
suite à l’impact d’une gouttelette sur une paroi chauffée à
une température supérieure à la température de Leidenfrost,
l’évolution de température du liquide durant l’impact et les
paramètres géométrique et cinématique de la goutte durant
l’impact. Deux ETP recherche sont engagés sur le sujet et une
thèse a démarré en 2009. Un projet ANR (programme blanc)
coordonné par le LEMTA a également démarré en 2009.
- Caractérisation thermomécanique multiphysique de
polymères solides : Le développement d’une thématique
transverse de caractérisation thermomécanique des matériaux est lié à la conversion thématique de Stéphane André,
alors Maître de Conférences. Issu d’une équipe de recherche
mettant en œuvre des compétences de métrologie et techniques inverses appliquées à la caractérisation thermique
des matériaux, il a rejoint à partir de 2002 le groupe de
Rhéologie “Solides” pour s’intéresser à l’approche, développée au Laboratoire, de modélisation de lois de comportement basées sur la thermodynamique des processus irréversibles. L’objectif s’est porté sur le développement d’outils de
caractérisation spécifiques : la prise en compte du couplage
entre les grandeurs thermiques (travaux de caractérisation
par imagerie infrarouge et reconstruction inverse de sources
de chaleur), mécanique (développement des outils métrologiques du Laboratoire, pilotage et contrôle d’essais, imagerie de champs cinématiques) et microstructurale (travaux en
collaboration avec l’équipe de rhéophysique et mécanique
des fluides complexes autour des techniques de transport de
lumière diffusif et de caractérisation physique par rayonnement synchrotron X).
Tout ceci a donné lieu à la création d’une plate-forme
multi-physique de caractérisation, concentrant l’ensemble des moyens expérimentaux destinés au projet
scientifique. Trois thèses ont permis d’amener la thématique
à maturité. Le recrutement d’un enseignant-chercheur en
2011 renforce le potentiel humain de cette opération.
Le niveau de reconnaissance s’est manifesté suite à une
participation active au sein des communautés Matériaux/
Mécanique/Polymères à l’échelon national (Mecamat, Depos,
GdR Imagerie de Champs en mécanique, ...) ayant par exemple
mené au dépôt d’un projet de GdR sur les polymères semicristallins. Des collaborations sont en cours avec Rhodia sur
les élastomères, le Laboratoire de Physique des Solides
(Orsay) sur les aspects de caractérisations par diffraction X,
et à l’international, avec une collaboration amorcée avec A.
Pawlak (Centre of Molecular and Macromolecular Studies,
Polish Academy of Sciences) sur le phénomène de cavitation
dans les polymères semi-cristallins.
De plus, le LEMTA s’est efforcé de consolider ou initier certaines actions :
- La plate-forme de caractérisation thermique des matériaux (notamment à haute et très haute températures)
s’est vue dotée d’un grand nombre d’équipements nouveaux (2 caméras infrarouges, dont une multi-spectrale, un laser de puissance, un four haute température, un calorimètre, plusieurs détecteurs UV). Cette
plate-forme a vocation à être l’un des nœuds de la
structuration nationale d’une plate-forme de métrologie thermique.
- Les actions autour de la bioingénierie se sont poursuivies et renforcées, en coopération avec le LPPIA et le
LRGP, notamment afin de développer les aspects mécaniques (modélisation et expérimentation) des bioréacteurs. Les activités liées aux aspects purement biologiques sont maintenant traitées au LPPIA.
- Le domaine de la modélisation des feux de forêt s’est
également développé, ceci en associant des compétences en modélisation (hydrodynamique, combustion
en milieux poreux) et celles de la modélisation et de la
métrologie des transferts radiatifs. Cela a ainsi abouti
au projet de plate-forme d’essais feux de “la Bouzule”
(300 m2, comportant notamment un tunnel à feu de
12 m x 4 m) située à 15 km de Nancy, dont les travaux
devraient se terminer fin décembre 2011.
- Une nouvelle activité orientée vers l’étude de l’hydrodynamique multiphasique réactive en milieux poreux,
appliquée à l’ingénierie pétrolière et à la récupération
assistée de ressources énergétiques fossiles est maintenant ancrée au LEMTA.
Il faut également mentionner que de gros moyens expérimentaux sont présents au LEMTA et sont structurés sous la forme
de 7 plate-formes technologiques, auxquelles il faut en ajouter une en construction (voir annexe 2) :
• Piles à combustible à membranes.
• Caractérisation thermique des matériaux.
• Plate-forme rayonnement thermique.
• Spectroscopie et imagerie par résonance magnétique
nucléaire (développée dans le cadre du projet “Voir
dans l’opaque”, porté par la FRJV et piloté par le LEMTA).
• Plate-forme rhéologie.
• Métrologie dans les fluides, diagnostics laser.
• Métrologie en rhéologie solide : caractérisation
multi-échelle.
• Plate-forme d’essais feux de “la Bouzule” (en
construction).
Production scientifique
La production scientifique du LEMTA correspond à un très
large spectre de revues, puisque 309 publications dans
152 revues à facteur d’impact différentes ont été recensées
durant la période 2007-2010. Le diagramme de la figure 1
présente le nombre de publications dans des revues, lorsque
ce nombre est supérieur ou égal à 3, soit près de la moitié
de la production du LEMTA. D’une manière générale, les données chiffrées concernant la production scientifique seront
données sur quatre années pleines, couvrant la période
2007-2010.
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Fig. 1 : Nombre de
publications dans les
principales revues
à facteur d’impact (N3).
Le poids fort des publications scientifiques se situe dans les revues focalisées sur la science des transferts : on trouve ainsi sur la
période 2007-2010, 44 publications dans les seules revues : Transport in Porous Media, International Journal of Heat and Mass
Transfer et International Journal of Thermal Science. Viennent ensuite des revues telles que International Journal of Multiphase
Flow, Journal of Power Sources puis des revues de mécanique des fluides telles que Physics of Fluids, Journal of Fluid Mechanics,
… La production scientifique issue de la mécanique des matériaux et structures apparaît dans un spectre extrêmement large de
revues et on trouve en particulier 5 articles dans Mechanics of Materials. De l’ordre de 190 publications sur 309 sont réalisées
dans des revues dont le facteur d’impact est supérieur à 1,5. Cette répartition est donnée sur le graphique suivant.
Fig. 2 : Répartition des publications en fonction du facteur d’impact des revues.
La majorité des publications est réalisée dans des revues dont le facteur d’impact est compris entre 1,5 et 2,5 et de l’ordre de 35
publications ont été réalisées dans des revues dont le facteur d’impact est supérieur ou égal à 3 (Fig. 2).
En 2010, le taux de publications par chercheur permanent est en moyenne de 1,35 (2,43 si l’on raisonne en ETPR) sur une base
de 74 permanents ; ce taux est en moyenne sur les 4 dernières années de l’ordre de 1,1 (1,96 par ETPR) et a été en constante progression, comme on peut le voir sur le diagramme suivant, calculé en fonction des effectifs réels des Groupes de Recherche et du
Laboratoire à l’année N (Fig. 3). Sur les six premiers mois de l’année 2011 (janvier à juin), la bonne performance du Laboratoire
se confirme, puisque 57 articles dans des revues internationales à comité de lecture ont été acceptés ou sont parus, ce qui
conduit à un taux de publication moyen par chercheur permanent de 1,54 (2, 78 si l’on raisonne en ETPR).
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Fig. 3 : Taux de publication par chercheur permanent par Groupe de Recherche et pour le Laboratoire depuis 2007.
Notons que 4 personnes (1 chercheur CNRS et 3 enseignantschercheurs) ne sont pas produisants au sens de l’AERES.
Cependant, nous estimons que, contrairement aux quatre
autres collègues radiés des effectifs durant la période quadriennale, leur situation est rattrapable à relativement court
terme et sera suivie de manière très régulière par le Conseil
d’Unité. En outre, sur la période de référence (2007-2010),
256 communications avec actes ont été réalisées dans des
congrès internationaux et 122 dans des congrès nationaux.
Par ailleurs, les chercheurs et enseignants-chercheurs du
LEMTA sont régulièrement invités dans des congrès, en session plénière. Sur la période de référence, on peut dénombrer
un vingtaine de conférences sur invitation dans des sessions
plénières de congrès internationaux et 6 dans des congrès
nationaux.
Notons également que 12 chercheurs ou enseignants-chercheurs (dont l’âge varie entre 45 et 68 ans) franchissent
la barre des 300 citations, totalisant de l’ordre de 5500
citations.
Il est également important de souligner que la majorité des
publications du LEMTA (revues à facteur d’impact) sont cosignées avec une équipe nationale (pour 41 % d’entre elles)
ou une équipe internationale (pour 27 % d’entre elles), ce qui
témoigne d’un impact certain des chercheurs du LEMTA dans
la communauté. Notons que 6 % des publications sont communes à au moins deux Groupes de Recherche du LEMTA, ce
niveau étant nettement améliorable à l’avenir (Fig. 4).
Fig. 4 : Répartition des publications du LEMTA et mise en évidence des cosignatures avec des équipes nationales et internationales.
Par ailleurs, plusieurs collègues sont impliqués comme éditeurs associés de revues scientifiques nationales ou internationales : Comptes-Rendus de Mécanique de l’Académie des
Sciences (Prof. Jean-Pierre Bancher), International Journal of
Thermal Science (Prof. Denis Maillet) et International Journal
of Heat and Mass Transfer (Prof. Michel Lebouché) jusqu’en
2004, par ailleurs toujours membre du comité éditorial
honoraire.
En outre, plusieurs de nos collègues sont membres de comités éditoriaux de revues internationales à comité de lecture :
Transport in Porous Media (Prof. Mikhail Panfilov), International
Journal of Exergy (Prof. Michel Feidt), Journal of Thermal Science
(Dr. Christian Moyne).
Sur la période 2007-2010, quatre brevets ont été déposés :
3 brevets français avec extension PCT (aérogels pour l’isolation thermique, dispositif en alliage à mémoire de forme,
dispositif de mesure de l’écoulement d’un fluide en milieux
poreux) et 1’extension internationale (Europe, USA, Japon)
d’un brevet PCT sur un procédé de caractérisation de l’anisotropie d’un milieu diffusant.
Enfin, un logiciel a été déposé, concernant la simulation en
rayonnement et couplage thermique.
Collaborations locales
et nationales
Le LEMTA collabore avec de nombreuses équipes de
recherche académique et EPIC, localement et nationalement.
Les coopérations locales, sur le site nancéen, s’écrivent pour
l’essentiel dans les projets transversaux de la Fédération de
Recherche Jacques Villermaux et le LEMTA pilote ou est très
fortement présent sur trois d’entre eux :
- Pile à combustible en coopération avec le LRGP (UPR
3349) et le GREEN (EA 4366)
- Voir dans l’opaque (application de l’IRM aux sciences
pour l’ingénieur, coopération avec l’ensemble des laboratoires de la Fédération)
- Rhéologie et interfaces dispersées en coopération avec
le LRGP (UPR 3349) et le LCPM (UMR 7568).
13
Le LEMTA est impliqué plus minoritairement dans trois autres
projets : polymères, microfluidique et valorisation énergétique de la biomasse.
Des coopérations importantes et très actives sont également menées avec le LEM (Laboratoire Environnement et
Minéralurgie, UMR 7569) sur la rhéologie des milieux dispersés et les techniques de caractérisation utilisant le rayonnement synchrotron et avec l’Institut Jean Lamour (UMR 7198)
dans le domaine de la mise au point de nouveaux matériaux
carbonés pour la pile à combustible (support d’électrodes).
Le LEMTA participe activement à plusieurs Groupements de
Recherche (GDR CNRS) :
- DYNAMO (magnétohydrodynamique)
- MoMaS (simulation numérique liée à la gestion des
déchets nucléaires)
- Thermique des nanosystèmes et nanomatériaux
- Feux de compartiments et feux de végétation
- PACTE/PACS : piles à combustible
- MIC : mise en œuvre des matériaux composites et propriétés induites
- ACCORT : action concertée en rayonnement
- FILM : films ruisselants
Les 25 projets ANR (pour lesquels le LEMTA est porteur ou
partenaire) obtenus depuis 2005 sont l’occasion de nombreuses collaborations avec des laboratoires sur le territoire
national. Par ailleurs, des coopérations très actives existent
avec plusieurs EPIC :
- Des relations soutenues existent avec l’ONERA
(DMAE Toulouse et DMPH Palaiseau), notamment dans le cadre du programme ASTRA (20052010) coordonné par le LEMTA et fédérant 3
laboratoires du CNRS (IMFT, CORIA et LEMTA) et
3 départements de l’ONERA, dans le domaine de l’évaporation des brouillards de combustible. L’ONERA DMAE
Toulouse est par ailleurs impliqué dans le projet ANR
IDHEAS sur la simulation des films de paroi.
- Plusieurs actions de recherche avec le CEA : i- L’ANR
ECOTEP portant sur les isolants thermiques avec le
Centre du Ripault ; ii- Une convention CIFRE dans le but
d’optimiser les déflecteurs-diffuseurs de flux pour le
laser Méga Joule (optimisation des performances thermiques et optiques) ; iii- Le LEMTA collabore depuis plusieurs années avec le CEA CESTA (DAM) à Bordeaux sur
des problèmes d’estimation de distribution spatiale de
hauts flux impulsionnels par thermographie infrarouge
et sur le développement des sondes thermiques permettant de réaliser ces mesures jusqu’à la température
de l’azote liquide (77 K).
- Plusieurs actions de coopération avec l’IFP Energies
Nouvelles ont vu le jour : i- Tout d’abord dans le
domaine du stockage souterrain du CO2, sous la
forme de projets ANR (SENTINELLE et PROCHEPUITS)
et de conventions CIFRE (Centre de Rueil) ;
ii- Sur la dispersion thermique en milieux poreux granulaires et en particulier, sur les effets en proche paroi
pour la modélisation des réacteurs à lit fixe (Centre de
LYON).
- Deux actions de recherche sont en cours avec l’IRSN
(Institut de Radioprotection et de Sécurité Nucléaire),
dans le domaine des feux confinés et dans celui de l’interaction spray-parois en cas de perte du réfrigérant
lors d’un accident nucléaire.
14
Partenariats industriels,
valorisation de la recherche Le LEMTA est fortement engagé dans des coopérations avec
le secteur industriel, d’une part au travers des 7 projets ANR
où des industriels sont présents et d’autre part, sous la forme
de contrats de coopération conclus directement avec l’industrie ou sous l’égide d’OSEO. Hors ANR, 36 % du budget
du LEMTA proviennent de contrats industriels, part en croissance notable ces quatre dernières années. Les entreprises
avec lesquelles nous collaborons sont essentiellement des
grands groupes nationaux ou internationaux : ARCELORMITTAL HELION (AREVA), AIR LIQUIDE, DANTEC-DYNAMICS,
AIRBUS, BACCARAT, EDF, Schlumberger, TOTAL, …
Citons le contrat de fidélisation (“long term partnership”)
avec ARCELOR-MITTAL, dont le principal centre de recherche
se situe à 50 km de Nancy, portant sur des actions liées à la
mécanique des fluides et aux transferts de chaleur (refroidissement des surfaces à haute température, mouvement d’inclusions dans les bains d’acier liquide, métrologie), contrat
générant en moyenne 50 k€ de ressources récurrentes par
an. Des relations privilégiées existent également avec l’INRS
(Institut National de Recherche sur la Sécurité) et deux
laboratoires communs avec le LEMTA sont actifs : le LMPP
(Laboratoire de Modélisation et de Prévention de la Pollution)
et l’UMAP (Unité Mixte d’Acoustique Appliquée), plus récemment rattachée au LEMTA traitant respectivement de la pollution dans les locaux de travail et des problèmes d’acoustique
en ambiance de travail. Cet accord cadre génère en moyenne
100 k€ de ressources annuelles.
Il paraît également indispensable de mentionner le plus gros
contrat du LEMTA, Horizon Hydrogène Energie (H2E) piloté
par Air-Liquide sous l’égide d’OSEO, traitant pour la partie LEMTA de la problématique liée aux transferts hydriques
dans les piles à combustible à membranes (PEMFC), pour une
montant de 1,2 M€ sur 5 ans.
Par ailleurs, les laboratoires, centres de transfert et industriels lorrains ayant une activité dans le domaine du verre
se sont fédérés dans le cadre du REseau VErrier LORrain
(REVELOR), présidé par un membre du LEMTA. Ce contexte
a favorisé le dépôt de projets (ANR MIPIVERRE et 2 autres
projets déposés en 2010-2011) et l’organisation de congrès.
L’un des thèmes principaux concerne les procédés de mise
en forme d’objets en verre en prenant en compte le transfert
radiatif.
Relations internationales La recherche au LEMTA implique de nombreux partenariats
avec des équipes étrangères, partenariats formalisés ou non,
notamment par des relations de gré à gré entre chercheurs.
Il s’en suit donc que 27 % des publications sur la période
2007-2010 sont co-signées avec une équipe étrangère. Par
ailleurs, 18 % des doctorants sont recrutés après un Master
obtenu dans une université étrangère et 16 % des diplômés
d’un doctorat préparé au LEMTA effectuent un post-doctorat
à l’étranger, alors que 13 % sont intégrés dans l’enseignement supérieur dans un pays étranger.
Le LEMTA a été impliqué dans divers programmes de coopération internationaux du CNRS (3 PICS), notamment
avec le Brésil, les USA, le Canada ou encore le Portugal, ou
Programmes Hubert Curien (PHC : TASSILI, UTIQUE et PFCC)
du Ministère des Affaires Etrangères, avec l’Algérie, la Tunisie
et la Chine respectivement. A titre d’exemple, une coopération très active avec le Laboratório Nacional de Computação
Científica (Petrópolis, Brésil) a permis de mener à bien une
analyse théorique du comportement mécanique et des phénomènes de transports dans des argiles gonflantes.
Un partenariat a également été développé entre le LEMTA
et les universités du Kazakhstan, associant notamment les
sociétés TOTAL et AREVA, dans le domaine de la modélisation
Université, équipe concernée, pays
de l’hydrodynamique et des transferts en milieu poreux appliquée à la récupération de ressources énergétiques souterraines (pétrole, gaz, uranium). Un centre de recherche et de
formation Franco-Kazakh sur les géo-énergies (en partenariat avec l’INPL) a été créé en 2010.
Des coopérations, non formalisées, mais soutenues, ayant
donné lieu à des co-publications ont été nouées avec les
équipes étrangères listées dans le tableau suivant (liste non
exhaustive) :
Thématique
Nombre de Co-publications
MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES
Paul Scherrer Institute (Suisse)
Tomographie X sur les polymères (Tomcat de
Swiss Light Source Synchrotron)
1
Dept. of General Engineering de
l’Université du Wisconsin, USA
Tribo-thermo-mécanique de l’usure des plaquettes d’outils de coupe pendant l’usinage.
5
University Saskatoon, Vancouver,
Canada
Recherche de symétries et de lois de conversion induites pour des problèmes aux limites
en élastodynamique non linéaire.
1
Université Texas A&M, USA
Création de l’Institut International
des Matériaux Multifonctionnels pour la
Conversion de l’Energie (IIMEC http://iimec.
tamu.edu) dans le cadre d’un programme
NSF pour 5ans.
0
MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS, MULTIPHASIQUES
Université de Brighton (UK)
Sir Ricardo Laboratory
Prof. S. Sazhin
Modélisation des transferts de chaleur et de
masse dans les sprays.
4
TU Darmstadt (Allemagne)
Center for Smart Interfaces
Prof. C. Tropea
Modélisation des transferts de chaleur et de
masse dans les sprays. Interactions gouttes/
parois chaudes.
1
Université de Gênes (Italie)
Prof. A. Bottaro
Stabilité des écoulements plans de fluides
rhéofluidifiants avec ou sans contrainte
seuil.
2
Université de la Colombie Britannique
(Canada) Prof. I. Frigaard
(dans le cadre d’un PICS)
(1) Instabilités thermoconvectives pour les
fluides viscoplastiques.
(2) Stabilité des écoulements multi-couches
de fluides complexes.-
3
Université d’Udine (Italie), Université
d’Eindhoven (Pays Bas), Arizona State
University (USA), Université de Delft
(Pays Bas)
Participation à un cas test international
sur la DNS de la dispersion de particules en
écoulement de canal.
1
ÉNERGIE ET TRANSFERTS
Université Polytechnique de Bucarest
(Roumanie)
Co-génération.
Institut de Recherche sur l’Hydrogène,
Université de Québec (Canada)
Pile à combustible à membrane
Universidade Federal de Mernambuco
et Faculdade de Tecnologia-SENAI,
Salvador de Bahia(Brésil) Prof. F.
Moraes
Structure du tenseur diélectrique dans les
cristaux liquides nématiques
2
Institut des transuraniens, Karlsruhe
(Allemagne)
Métrologie thermique haute température
3
ENSP Yahoundé (Cameroun) et ESP
Dakar (Sénégal)
Séminaire de formation à la métrologie thermique et mise en place d’une unité de caractérisation thermique à l’ENSP de Yaoundé et
à l’ESP de Dakar (2008) avec accueil d’un
doctorant au LEMTA
1
3
1 + 1 thèse en co-tutelle
15
Par ailleurs, le LEMTA a accueilli une cinquantaine de chercheurs invités pour des séjours d’une durée de quelques jours
à 18 mois (la liste des invités et des thématiques est donnée
en annexe 3).
12
10
8
6
4
Ressources humaines
Les effectifs actuels du LEMTA (au 1er juin 2011) sont les
suivants :
Chercheurs CNRS
8
Enseignants-Chercheurs
66 (31 INPL, 32 UHP,
3 autres)
ITA (CNRS)
11
BIATOS
13 (10 INPL, 3 UHP)
2
0
-2
-4
Fig. 5a : Bilan des arrivées et départs MC et CR.
4
Comme prévu dans le précédent projet, l’équipe “bioingénierie” développant les aspects biologiques et cellulaires de cette discipline a rejoint au 1er janvier 2009 le
LPPIA (Laboratoire de Physiopathologie, Pharmacologie et
Ingénierie Articulaires). Cinq permanents du domaine biomédical ont donc quitté le Laboratoire. Toutefois, une très forte
coopération existe toujours avec cette équipe, notamment en
ce qui concerne les aspects mécanique de la bioingénierie.
Si l’on exclut le départ programmé de cette équipe, le solde
des arrivées/départs du Laboratoire pour la période 20072010 en termes de chercheurs et enseignants-chercheurs
est très positif : le Laboratoire a recruté 11 nouveaux Maîtres
de Conférences suite à des changements de laboratoire,
des promotions au grade de Professeur et des départs à la
retraite (Fig. 5a). De plus, notons que 9 sur 11 d’entre eux ne
proviennent pas de la place de Nancy et un seul a effectué sa
thèse au LEMTA. En revanche, un seul Chargé de Recherche
CNRS a été recruté, auquel il faut ajouter une chaire d’excellence CNRS-INPL. Durant la même période, le Laboratoire
a gagné 5 Professeurs, 4 d’entre eux étant issus de promotions de MC internes (Fig. 5b). Les origines des chercheurs
et enseignants-chercheurs recrutés au LEMTA depuis 2007
sont très diversifiées : les Maîtres de Conférences ou Chargés
de Recherche sont en général recrutés à l’extérieur du
Laboratoire, les nouveaux Professeurs étant issus de promotions internes (4), recrutement externe (1) ou intégration
suite à un changement de laboratoire (1). Les origines des
enseignants-chercheurs et chercheurs recrutés au LEMTA
sont données en annexe 4.
3
2
1
0
-1
Fig. 5b : Bilan des arrivées et départs PU.
Le solde ITA/BIATOS est également très positif, avec 7 recrutements ou intégration pour 2 départs. Notons parmi les 7, le
recrutement d’un IR sur CDD (1 an) pour l’équipe pile à combustible et d’un IR sur CDD (3 ans) pour le calcul scientifique
(Fig. 6).
Notons que plus du quart des ITA et BIATOS ont obtenu une
promotion durant la période 2007-2010 (1 IR0, 2 IE0, 1 IR1,
1 IE1, 1 SAENES classe supérieure, 1 TCE).
En outre, 4 Maîtres de Conférences ont été radiés des effectifs
du LEMTA, par délibération du Conseil de Laboratoire, durant
la période quadriennale, car ils ne témoignaient ou n’avaient
jamais témoigné d’une activité de recherche. Ils n’apparaissent donc pas dans le bilan.
Fig. 6 : Bilan des arrivées et départs ITA/IATOS.
16
Gouvernance du LEMTA
et politique des moyens
● GOUVERNANCE
Le pilotage du LEMTA est assuré par une Equipe de Direction
qui comprend le Directeur, Fabrice Lemoine (Professeur) , le
Directeur Adjoint, Bernard Antoine (IR HC), principalement
en charge de la direction des services communs (pôle technique), des locaux et du plan d’équipement, la Secrétaire
Générale, Edith Lang (IE HC), en charge du pilotage de l’administration et des finances du Laboratoire.
Cette équipe, complétée par les responsables des
trois Groupes de Recherche “Mécanique des Solides et
Structures”, “Milieux Fluides Réactifs, Multiphasiques”,
“Energie et Transferts”, constitue le Conseil de Direction,
qui se réunit toutes les une à deux semaines pour prendre
des décisions aussi bien relatives à la gestion quotidienne
du Laboratoire que sur des questions de nature stratégique. Le Conseil de Laboratoire (14 membres élus et
6 membres nommés par le Directeur), qui se réunit mensuellement, est consulté sur les questions relatives au budget,
les décisions concernant les emplois de chercheurs et enseignants-chercheurs, les allocations doctorales, les questions
de stratégie scientifique ou encore sur ce qui relève des questions d’hygiène, de sécurité ou d’organisation générale. Une
assemblée générale a lieu annuellement en fin d’année, afin
de dresser un bilan des activités, productions et perspectives
du Laboratoire. Un séminaire de prospective scientifique a
été organisé en avril 2011 afin de structurer le projet scientifique du Laboratoire.
L’organigramme du LEMTA au 1er juin 2011 :
Direction
Directeur : F. LEMOINE
Directeur Adjoint : B. ANTOINE
Secrétaire Générale : E. LANG
ACMO* : A. CHENU
Communication : O. CABALLINA
Documentation : Y. JANNOT
Formation permanente : M. MARCHAND
Pôle technique
Responsable : B. ANTOINE, IRHC CNRS
Pôle administratif et financier
Responsable : E. LANG, IEHC CNRS
Groupes de Recherche
Electronique / Instrumentation
M. MARCHAND, IEHC CNRS
A. DELCONTE, IE1 CNRS (0,5)
P. THOMANN, AJT INPL (0,5)
F. BOUMENDJEL, TCN CNRS
I. LEONARD, AJA INPL (0,5)
C. MORVILLE, ASI UHP
F. ODILLE-HIRTT, SEACS INPL (0,4)
Conseil de Laboratoire
Conseil de Direction
CLHS**
Mécanique des matériaux
et structures
Responsable : C. CUNAT
Effectifs : 5 PR, 1 PREM, 10 MCF
2 Post-docs, 12 Doctorants
V. REICHHART, AJA INPL (0,5)
D. SIMONIGH, TCN INPL (0,75)
Informatique / Calcul
B. ANTOINE, IRHC CNRS
L. BUHLER, IE2 CNRS
Milieux fluides, réactifs,
multiphasiques
Responsable : C. NOUAR
Éffectifs : 10 PR, 2 DR, 1 PREM
18 MCF, 2 CR,
J.B. HARRY, IR2 INPL
Mécanique
E. BLAISE, TCN INPL (0,5)
JP. BOUTROUT, TCS CNRS
F. DEMEURIE, TCE INPL (0,5)
A. GERARD, TCS CNRS
D. SAND, TCS UHP
1 Post-doc, 16 Doctorants
Atelier général de l’ENSEM***
J.Y. MOREL, IE INPL
C. GIGANT, TCE INPL
D. LALLEMENT, TCE INPL
S. LEJEUNE, AJT INPL
Énergie et transferts
Responsable : D. MAILLET
Effectifs : 9 PR, 1 DR,
11 MCF, 3 CR, 1 EC Contr
1 Post-doc, 27 Doctorants
Instruments / Bancs de mesure
Métrologie thermique : Y. JANNOT, IR1 CNRS
Spectrométrie radiative : B. MONOD, IE2 UHP
RMN-IRM : S. LECLERC, IR2 INPL
Pile à combustible : N. CAREME, IR2 INPL
A. CHENU, IE1 CNRS
J. DILLET, IR2 CNRS
Fluorescence laser : A. DELCONTE, IE1 CNRS (0,5)
* Agent Chargé de la Mise en Œuvre des règles d’hygiène et de sécurité
** Commission Locale Hygiène et Sécurité
*** L’atelier général de l’ENSEM travaille à 75% pour le LEMTA
(x,xx) : équivalent ETPT recherche
Situation au 30 juin 2011
17
● POLITIQUE DES MOYENS
Depuis le 1er janvier 2009, le LEMTA s’est efforcé de mettre en
commun la très grande majorité de son budget afin de permettre un pilotage optimal de ses ressources financières. La
gestion financière est donc entièrement centralisée et assurée
par le pôle “gestion administrative et financière” du LEMTA
dirigé par la Secrétaire Générale. Cela permet en particulier,
de financer un plan d’équipement annuel sur la base d’un
calendrier scientifique (besoins exprimés par les chercheurs)
et non sur celui correspondant à l’arrivée de ressources financières ou encore de démarrer une action de recherche non
encore financée par les instruments usuels, plus adaptés à
des projets déjà matures. En contrepartie, les équipes doivent produire un budget prévisionnel annuel, où les besoins
en termes d’équipements, de modifications d’infrastructures,
d’embauches (post-doctorants, doctorants, stagiaires, …),
de missions coûteuses doivent être exprimés et priorisés, ceci
en fonction de critères et d’un calendrier scientifique. Les prévisions de recettes (certaines, telles que les contrats signés
ou pluri-annuels, les subventions accordées ; à venir, telles
que les contrats en cours de signature ou encore potentiels)
sont également recensées. Le suivi comptable est effectué
par groupe thématique (au nombre de 13 actuellement, sous
la supervision d’un responsable). Une fraction correspondant à 20 % de toute nouvelle recette est systématiquement
neutralisée dès sa notification au cours de l’exercice. Cette
fraction additionnée au soutien de base des tutelles constitue
le budget du fond commun qui permet un financement des
dépenses communes (infrastructures, locaux, informatique
mutualisée, personnel sur budget propre, …) et assure les
dépenses des équipes non encore couvertes par des contrats
ou programmes de recherche. Une autre partie du budget
du fond commun est redistribuée aux équipes de recherche
à raison de 2 000 euros par chercheur ou enseignant-chercheur publiant. Si le budget du fonds commun est excédentaire, l’excédent est restitué aux équipes à l’exercice N+1, proportionnellement aux recettes de l’année N.
L’introduction de la démarche projet a permis une anticipation très positive des projets de recherche : tout nouveau
projet impliquant la mise en œuvre de moyens (humains,
financiers avec notamment l’achat d’équipements, la modification ou la création d’infrastructures) doit faire l’objet d’une
fiche projet où est établi le cahier des charges du futur projet. Cette fiche rédigée par le chercheur est ensuite dirigée
vers le Directeur Adjoint du Laboratoire en charge des infrastructures et de la direction des services techniques et vers le
Responsable Hygiène et Sécurité afin de traiter en amont les
problèmes de sécurité potentiels. Puis une première réunion
projet impliquant les différents interlocuteurs est programmée afin d’évaluer les différentes phases du projet et sa mise
en œuvre.
La modification des locaux ou la construction d’infrastructures nouvelles sont également mutualisées au LEMTA. Le
Laboratoire a mis en place un programme annuel de rafraichissement (peintures et revêtements de sol) des bureaux
sur le site ENSEM. En terme de salles expérimentales, deux
réalisations importantes ont été effectuées : la création en
2008 dans la Halle de Mécanique d’une salle sécurisée pour
l’utilisation de lasers (salle “coupe feu 2 heures”, extraction d’air centralisée) regroupant les bancs expérimentaux
des recherches sur la combustion diphasique et la réalisation en 2009 d’un second local pour les bancs d’essai “Pile
à Combustible”. Une troisième réalisation est en cours : la
construction d’une plate-forme expérimentale “essais feux” (hangar à structure métallique de 300 m2 sur un terrain
18
appartenant à l’INPL situé sur le site de la Bouzule à 15 km
de Nancy).
SERVICES COMMUNS
Le LEMTA a également mis en commun ses ressources administratives et techniques. Le pôle “gestion administrative et
financière” dirigé par la Secrétaire Générale regroupe l’ensemble des secrétaires gestionnaires. Au 1er octobre 2010,
Céline Morville (AI) a rejoint l’équipe et seconde la Secrétaire
Générale sur les aspects financiers. Notons également qu’un
secrétariat est dédié spécifiquement au suivi administratif
des doctorants.
Le pôle technique, dirigé par le Directeur Adjoint, comporte
trois services :
- Le Service Mécanique propre au LEMTA, auquel il faut ajouter l’Atelier de Mécanique de l’ENSEM géré à 80 % par le
LEMTA. Le LEMTA alloue un budget annuel de 20 k€ à cet atelier pour son fonctionnement et investit régulièrement dans
de nouvelles machines (exemple : fraiseuse à commande
numérique).
- Le Service Electronique et Instrumentation comportant en
particulier deux Ingénieurs d’Etudes, l’un dédié aux projets
nécessitant une compétence en électronique analogique et
l’autre plus spécialisé en électronique numérique et en acquisition de données.
- Le Service Informatique et Calcul Scientifique, en charge de
la gestion du parc informatique, de la mise en place de clusters et de l’assistance au calcul scientifique.
Gestion financière et
administrative
Mécanique
1 IE
1 ASI
1.75 TCH
0.4 SAEN
1 ADT
LEMTA
4 TCH
Atelier ENSEM
1 IE
2 TCH
1 AJT
Electronique et
Instrumentation
Informatique et
Calcul Scientifique
2 IE
0,5 AJT
1,5 IR
1 IE
Effectif des services communs en ETPT.
Certains ITA ou BIATOS sont affectés sur des opérations scientifiques spécifiques : pile à combustible, RMN/IRM, diagnostics laser en mécanique des fluides par exemple.
Depuis 2009, le Laboratoire a engagé des actions destinées
à conforter les activités liées au calcul scientifique en recrutant notamment sur budget propre un Ingénieur de Recherche
spécialisé en calcul numérique haute performance ou en participant à l’achat de clusters de calcul de manière mutualisée
avec d’autres laboratoires.
Jean-Baptiste Harry, ingénieur “calcul” engagé en mars
2010, travaille sur projets. Il assure en particulier, la parallélisation de codes de calcul comme par exemple le code de
suivi lagrangien de particules dans un écoulement turbulent
(utilisation de la partie fluide du code parallèle Thetis développé par le Laboratoire TREFLE de Bordeaux), le couplage
de codes ou la réalisation de modules graphiques de visualisation 3D et d’Interfaces Homme Machine pour la modélisation de la propagation des feux de forêts. En ce qui concerne
les investissements en matériels informatiques, un achat de
lames de calcul pour un cluster commun avec le LEM3 de
Metz a été effectué en 2009 dans le cadre du CPER. Début
2011, le LEMTA a également participé à l’achat d’un cluster de 48 lames biprocesseurs de manière mutualisée avec
l’Institut Jean Lamour à Nancy. Le LEMTA peut donc compter actuellement sur 112 cœurs de calcul récents dédiés
au calcul parallèle ou séquentiel : 48 cœurs à Metz, plutôt
dévolus aux calculs en mécanique des matériaux et structures (utilisation du code Abaqus par exemple) et 64 cœurs
à Nancy plutôt dédiés aux calculs en mécanique des fluides
ou thermique (Fluent, Thetis, codes internes). Ces clusters à
Nancy et à Metz ont vocation à être intégrés dans le futur
mésocentre, qui sera porté par l’Université de Lorraine.
RESSOURCES FINANCIÈRES 2009-2010 Le budget du LEMTA s’élevait en 2010 à environ 2,4 M€ et
le budget consolidé à environ 10 M€. Ce budget annuel est
constitué par 1,8 M€ de ressources nouvelles et quelques 0,6
M€ de reports de contrats pluri-annuels ou produits constatés d’avance de l’exercice précédent. Ce budget est stable
depuis 2009 mais il n’a pas cessé d’augmenter depuis plusieurs années (voir diagramme de la figure 7).
Fig. 7 : Evolution du budget du LEMTA depuis 2007.
Au budget LEMTA proprement dit, s’ajoutent des ressources
provenant de la Fédération de Recherche Jacques Villermaux,
finançant notamment des actions pluridisciplinaires et transverses à plusieurs laboratoires. La Fédération gère et répartit
également les crédits issus du CPER. Ainsi les crédits issus
de la Fédération apportent un complément de ressources de
l’ordre de 400 k€ par an aux équipes du LEMTA (si l’on exclut
la très grosse opération liée à l’acquisition de l’imageur RMN
600 MHz en 2009 et 2010).
Une répartition par origine de crédit est donnée sur le diagramme des figures 8a et 8b, pour les années 2009 et 2010.
Les ressources financières du LEMTA sont essentiellement constituées de ressources propres générées au travers de contrats industriels (36 % en 2010) en nette
augmentation ces dernières années, de contrats ANR
(27 %) en sensible diminution par rapport à 2009
et 11 % de projets avec les tutelles (subventions du
Conseil Scientifique des Universités, programmes du
CNRS, …). Environ 3 à 4 % des ressources proviennent de
l’appel d’offre annuel de la Région Lorraine et environ 13 %
des ressources proviennent du soutien de base des tutelles
(CNRS et Universités). La part des contrats européens a
très fortement diminué, et actuellement il n’y a plus de programmes actifs, le dernier projet portant sur les feux de forêt
(PREVIEW) ayant pris fin en 2008. Cependant, les ressources
issues de programmes FEDER ont fait leur apparition et font
systématiquement partie des plans de financement des équipements de taille importante.
Le LEMTA a activement participé aux programmes de l’ANR,
avec 25 programmes retenus depuis la mise en place de
l’ANR en 2005, dont 9 programmes coordonnés par un chercheur du Laboratoire. Sur la période 2007-2010, le LEMTA
était impliqué dans 12 programmes ANR, dont 5 coordonnés
par un membre du LEMTA. Parmi ces 12 programmes, 5 ont
concerné le programme non thématique et 1 le programme
“Jeunes Chercheurs”. Le LEMTA a participé à 4 actions du
Programme Interdisciplinaire Energie du CNRS (microcogénération, hydrodynamique en milieux poreux appliquée à
la géothermie, microéchangeurs multifonctionnels, impact
des cations dans les membranes pour piles à combustible)
et à plusieurs programmes de l’ADEME (coopération scientifique France-PECO sur l’efficacité énergétique dans l’industrie, réalisation d’un projet COPIRTech sur la cogénération
hybride solaire/biomasse utilisant un moteur Stirling, PREDIT
“EMPHASE” sur l’expérimentation et la modélisation de l’atomisation d’un spray pour la réduction des émissions).
Les dépenses sur les années 2009 et 2010 se répartissent
comme le montrent les figures 9a et 9b sur les postes investissement, fonctionnement, salaires sur budget propre.
Fig. 8b : Répartition des ressources financières du LEMTA par origine de crédit
pour l’année 2010.
Fig. 8a : Répartition des ressources financières du LEMTA par origine de crédit
pour l’année 2009.
19
Fig. 9a : Répartition des dépenses 2009.
Fig. 9b : Répartition des dépenses 2010.
Un exemple du budget exécuté pour le fonds commun (dépenses communes du Laboratoire) est donné figure 10, pour l’année
2010. La part liée aux frais d’infrastructures est majoritaire, suivent ensuite les budgets liés aux services communs (Gestion
administrative et financière, Mécanique, Informatique et calcul scientifique, Electronique et instrumentation).
Fig. 10 : Répartition des dépenses sur le budget du fonds commun en 2010.
Globalement, la part dédiée aux investissements a permis
l’acquisition d’un grand nombre d’équipements significatifs
sur les différentes plate-formes, pour un montant de 3,5 M€
(Fig. 11). Les financements propres au LEMTA sont complétés par ceux obtenus au titre de la Fédération de Recherche
Jacques Villermaux, soit dans le cadre d’actions transversales, soit dans le cadre du CPER. A ceci s’ajoute la politique
d’investissement pro-active de l’INPL, notamment en mobilisant une part de son fonds de roulement. Un bilan des investissements effectués depuis 2007 sur les différentes plateformes est donné dans le diagramme suivant, (voir en annexe
5 la liste des équipements acquis depuis 2007).
PARTICIPATION À LA FORMATION PAR LA RECHERCHE ET
DES ÉTUDIANTS
Les membres du Laboratoire sont très impliqués dans l’enseignement supérieur de niveau Master, Doctorat et les cycles
d’ingénieurs (6 écoles d’ingénieurs concernées, majoritairement l’ENSEM et l’ESSTIN et à moindre degré l’École des Mines
de Nancy et l’EEIGM). En effet, le LEMTA comprend une forte
proportion d’enseignants-chercheurs, mais ses chercheurs
et Ingénieurs de Recherche CNRS participent aussi pratiquement tous aux enseignements de niveau Master. L’ensemble
des responsabilités des membres du LEMTA dans les structures d’enseignement est donné en annexe 6. En particulier, le
LEMTA gère la mention de Master MEPP “Mécanique, Energie,
Procédés, Produits”, cohabilitée entre l’UHP et l’INPL (deux
écoles d’ingénieurs étant particulièrement concernées, l’ENSEM et l’ENSIC), qui forme 90 étudiants annuellement (orientations professionnelle et recherche confondues), environ 70
dans la spécialité “Mécanique et Energétique” et 20 dans la
spécialité “Génie des produits formulés”. Le fonctionnement
de la spécialité “Mécanique et Energétique” est très majoritairement assuré par des enseignants-chercheurs du LEMTA.
Ainsi, le LEMTA est donc un lieu privilégié pour l’accueil de stagiaires de niveau M1 et M2 : durant la période 2007-2010,
le Laboratoire a accueilli 85 stagiaires de niveau M1, 75 de
niveau M2 dont 31 issus des écoles d’ingénieurs. En outre,
depuis 1er janvier 2011, le Directeur de l’École Doctorale
EMMA est un membre du LEMTA (Denis Maillet).
Fig. 11 : Répartition des investissements sous forme d’équipements depuis 2007.
20
FORMATION PAR LA RECHERCHE
Durant la période 2007-2010, 62 thèses de doctorat ont
été soutenues au LEMTA, soit une quinzaine de soutenances
annuelles. Au 1er juin 2011, 58 doctorants sont inscrits
au LEMTA, relevant de l’école Doctorale EMMA (Energie,
Mécanique, MAtériaux).
Les doctorants sont sélectionnés suivant des critères stricts :
un minimum de 12 sur les épreuves théoriques du Master
(ou dernière année de diplôme d’ingénieur) est exigé et un
entretien avec le Directeur de Thèse pressenti et le Directeur
du Laboratoire sont nécessaires. Comme le montre le diagramme suivant, les doctorants sont recrutés à 66 % sur les
Master (ou écoles d’ingénieurs) du site nancéen, mais cette
part diminue, puisqu’elle ne concerne plus que 41 % des doctorants actuellement inscrits (Fig. 12). Parmi les étudiants
recrutés hors du site nancéen, 14 % étaient issus d’une université étrangère (docteurs 2007-2010) et cette part atteint
34 % pour les doctorants inscrits. Les autres sont recrutés
sur les formations françaises extérieures à la Lorraine. Par
ailleurs, nous avons recruté une part stable d’élèves-ingénieurs s’élevant à environ 30 % des doctorants ou des docteurs diplômés. Le nombre de co-tutelles avec une université
étrangère est en sensible augmentation ces dernières années
pour atteindre 8 actuellement. L’origine des docteurs et doctorants de nationalité étrangère est précisée dans le graphique de la figure 13.
Parmi les 61 docteurs diplômés entre 2007 et 2010 et les
55 docteurs présents au Laboratoire au 30 juin 2011, 48
étaient de nationalité étrangère et parmi eux, 26 avaient
obtenu leur diplôme de Master dans une université étrangère.
La durée des thèses au Laboratoire est en moyenne de 3
ans et 5 mois (si l’on exclut les co-tutelles avec une université étrangère, correspondant souvent à des situations très
particulières). La période au-delà des trois années est financée sur fonds propres du Laboratoire ou par les dispositifs de
demi-ATER mis à disposition par les universités.
Fig. 13 : Origine géographique des docteurs et doctorants du LEMTA.
Tous les doctorants inscrits au LEMTA sont financés et l’origine des financements est explicitée sur le diagramme de la
figure 14 : 27 % des thèses ont été financées par des allocations de recherche du MESR, 23 % par une bourse CIFRE
pour les docteurs de la période 2007-2010 (ce chiffre étant
en très forte augmentation en 2009 et 2010, puisque 36
% des doctorants actuels sont titulaires d’une telle bourse),
16 % sont des étrangers financés par leur pays d’origine (ce nombre étant en forte diminution). Par ailleurs, le
Laboratoire a obtenu de manière régulière des bourses de
thèses du CNRS (5 sur la période de référence) co-financées
par la Région Lorraine ou un EPIC (ONERA) et a bénéficié de
co-financements de bourses par la Région Lorraine (en complément de bourses ADEME, de l’Institut Carnot ICEEL ou de
financement sur fonds propres LEMTA). La rubrique “Autres”
correspond à des cas très particuliers tels que, par exemple
un financement par une ambassade, des activités salariées
(1 PRAG et 1 IE CNRS), un financement industriel direct (sans
mécanisme CIFRE).
Par ailleurs, une quarantaine de chercheurs et enseignantschercheurs sont titulaires du diplôme d’ “Habilitation à diriger des Recherches” (HDR) et 4 habilitations ont été soutenues sur la période 2007-2010.
Fig. 14 : Répartition des financements de docteurs et doctorants du LEMTA.
Fig. 12. : Origine des docteurs et doctorants du LEMTA.
L’insertion des docteurs dans la vie professionnelle ne semble
pas poser de problèmes particuliers comme le montre le diagramme de la figure 15, donnant une photographie à 2 ans
après la soutenance de thèse. On note plus de 30 % de postdoctorants (dont un peu plus de la moitié à l’étranger), près
de 26 % occupent des fonctions de cadres supérieurs dans le
secteur privé et environ 40 % sont dans l’enseignement supérieur français ou étranger avec parmi eux, le tiers en situation
d’attente sur un emploi de type ATER.
21
- Organisation du Colloque Euromech n° 499 “Non linear
mechanics of multiphase flow in porous media” à
Nancy, en juin 2008.
- Organisation du Congrès Franco-Roumain COFRET, tous
les 2 ans.
- Organisation régulière de journées SFT.
Fig. 15 : Insertion professionnelle des docteurs issus du LEMTA.
Une politique pro-active en faveur des doctorants est menée
au Laboratoire, notamment avec :
- L’organisation d’une journée d’accueil annuelle, où la
structure du Laboratoire, ses services administratifs
et techniques, les thématiques de recherche sont présentés. Une sensibilisation aux problématiques de l’hygiène et la sécurité est également réalisée. Une visite
des principales installations expérimentales est ensuite
proposée.
- L’informatique de bureau est mutualisée au niveau du
Laboratoire et chaque doctorant dispose dès son arrivée d’un micro-ordinateur fixe ou portable.
- Un effort est réalisé pour envoyer chaque doctorant à au
moins un congrès international durant la thèse.
- Tout doctorant en fin de thèse et dépassant la durée de
3 ans est financé sur fonds propres s’il ne dispose pas
d’un demi-poste d’ATER.
ORGANISATION DE MANIFESTATIONS SCIENTIFIQUES
Le LEMTA a été actif dans l’organisation locale de manifestations scientifiques nationales et internationales de premier
plan. On peut citer notamment :
- La présidence du comité scientifique de la 5e école
thématique METTI (SFT-Eurotherm-CNRS) “Thermal
Measurements and Inverse Techniques : a tool for
the characterization of multiphysical phenomena” à
Roscoff, en juin 2011.
- La co-présidence scientifique du Congrès Français de
Mécanique (2011, Besançon) a été assurée par JeanPierre Brancher.
- Organisation du congrès “Verre” à Nancy, en novembre
2010.
- Co-organisation des 10e Journées d’Etude sur les
Milieux Poreux à Nancy, en octobre 2010.
- Organisation du 12e Congrès Francophone de
Techniques Laser (organisé à l’INIST, Nancy), en septembre 2010.
- Implication forte dans le comité scientifique (Assembly
for International Heat Transfer Conferences) du 14th
International Heat Transfer Conference (Washington
D .C., USA), en août 2010.
- Présidence du comité d’organisation de la conférence
FDFC 2008 (Fundamentals & Developments of Fuel
Cells), organisée à Nancy, en décembre 2008.
- Organisation de l’École thématique Franco-Brésilienne
“Thermal Measurements and Inverse Techniques :
Pertinent use of experiments and models” (Angra dos
Reis, Etat de Rio), en novembre 2008.
- Présidence du comité d’organisation congrès ICIPE
(International Conference on Inverse Problems in
Engineering) à Dourdan, en juin 2008.
22
PARTICIPATION DANS DES INSTANCES DE GOUVERNANCE LOCALES, NATIONALES ET INTERNATIONALES
Les membres du LEMTA sont très impliqués dans la vie de la
recherche et de l’enseignement supérieur et contribuent à des
missions stratégiques sur le plan national :
- Mostafa Fourar, chercheur au LEMTA, a été nommé
Recteur de l’Académie de la Réunion en janvier 2009.
- Michel Lebouché, après avoir dirigé la MSTP au Ministère
de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche jusqu’à
la création de l’AERES, a été conseiller auprès du
Directeur de la DGRI jusqu’au 31 décembre 2010.
- Alain Degiovanni est Directeur de la Fédération de
Recherche Jacques Villermaux (FR 2863).
- Quatre de nos collègues sont impliqués dans les sections du CNU 60e et 62e sections (Jean-Pierre Brancher
et Ophélie Caballina pour la section 60, Denis Maillet et
Alain Degiovanni pour la section 62).
- Christian Moyne fait partie du comité de sélection
des programmes de l’ANR non-thématique et jeunes
chercheurs.
- Fabrice Lemoine est représentant de la Conférence des
Présidents d’Université (CPU) dans le comité de coordination de l’Alliance Nationale de Recherche sur l’Energie
(ANCRE). En outre, il est le délégué français auprès de
l’EUA (European University Association) pour la plateforme de recherche sur l’énergie.
- Deux collègues sont impliqués dans les groupes programmatiques (GP) de l’alliance ANCRE : Olivier Lottin
dans le GP6 (Transports) et Alain Degiovanni dans le
GP8 (Industrie et Agriculture).
- Jean-Pierre Brancher est délégué scientifique à l’AERES
et membre du jury de l’IUF.
- Giovanni Radilla est Administrateur Provisoire de l’ENSAM de Châlons-en-Champagne.
Par ailleurs, les membres du LEMTA contribuent ou ont contribué au fonctionnement de plusieurs sociétés savantes :
- SFT (Société Française de Thermique)
Alain Degiovanni a été Président de la SFT de 2006 à
2008 puis Vice-Président depuis 2008.
Paul Vallette (Prof. Emérite), est Secrétaire Général de la
SFT.
- AFVL (Association Française de Vélocimétrie Laser)
Fabrice Lemoine est administrateur.
D’un point de vue international, le LEMTA est représenté
au Joint Technical Initiative (JTI) “Hydrogen and fuel cells”
(Olivier Lottin).
D’une manière générale, les membres du LEMTA sont largement impliqués dans les instances de gouvernance des
universités : membres du Conseil d’Administration de l’INPL
(Alain Degiovanni, Mohamed Haboussi) et de l’UHP (Tarak
Ben-Zineb), membres du Conseil Scientifique de l’INPL (Sophie
Didierjean, Mathieu Jenny, Benjamin Rémy, Fabrice Lemoine),
de l’UHP (Benoit Oesterlé, Gérard Jeandel) et de leurs bureaux
(INPL : Fabrice Lemoine ; UHP : Gérard Jeandel).
POLITIQUE EN MATIÈRE D’HYGIÈNE ET SÉCURITÉ
L’hygiène et la sécurité sont placées sous la responsabilité
de l’ACMO, Alain Chenu (IE CNRS), qui s’appuie sur le comité
local d’hygiène et de sécurité, composé de 16 membres (voir
annexe 7).
Les principales missions de l’ACMO sont : assurer des
contrôles réglementaires (APAVE pour les réseaux de gaz,
ATEX, pour les détecteurs de gaz), assurer la mise en conformité des bancs expérimentaux, assurer la mise à jour du
document unique de sécurité et prendre les mesures correctives qui s’imposent. A titre d’exemple, deux armoires ventilées coupe-feu ont été acquises pour le stockage des produits
chimiques. Par ailleurs, des visites d’inspection sont régulièrement organisées par la Délégation Régionale du CNRS en
compagnie du médecin de prévention.
Par ailleurs, tout nouveau banc expérimental fait l’objet d’une
analyse des risques par l’ACMO, qui permet de prendre les
mesures de sécurité nécessaires. Pour cela, des fiches projets
ont été mises en place visant à circonscrire rapidement l’ensemble des contraintes et problèmes de sécurité posés par
chaque nouveau projet.
Une fiche sécurité a également été développée pour tous les
bancs expérimentaux, spécifiant les risques et les consignes
d’arrêt d’urgence.
Les risques majeurs au LEMTA sont le réseau hydrogène utilisé pour les bancs pile à combustible et les lasers.
Dans les deux cas, les moyens de préventions ont été mis en
œuvre (détecteurs, mise aux normes “coupe feu”) pour l’hydrogène, sécurisation des salles par des écrans et rideaux
mobiles ininflammables, port de lunette de réglage et de
protection pour les lasers.
Peu d’incidents sont à déplorer depuis 2007 : une projection d’hexanol sur le visage, sans conséquences et une coupure par de la verrerie ayant nécessité une consultation aux
urgences.
présentation détaillée du Laboratoire (français et anglais),
déclinée en fiches thématiques ont été créés. La plaquette
est diffusée largement auprès des étudiants des écoles d’ingénieurs et de Master, ainsi qu’à nos différents partenaires
existants ou potentiels. Sur cette base, le site web en français et en anglais a été totalement renouvelé, ceci grâce à
Ludovic Bulher (IE informaticien). Un DVD de présentation est
en cours de création.
2- Diffusion de l’information scientifique et technique : le
Laboratoire a construit des animations lors des Fêtes de la
Science de 2009 (tenue d’un chalet au Village de la Science,
place Maginot, Nancy) et 2010 (accueil du grand public au
Laboratoire sur inscription), ouvert ses portes à des élèves de
seconde et accueilli des étudiants de Master en journalisme
scientifique. Actuellement, le Laboratoire est acteur pour alimenter la chronique radiophonique “Minute Science” dans le
cadre du Partenariat CNRS - Réseau Hubert Curien/France
Bleu Sud Lorraine.
POLITIQUE EN MATIÈRE DE FORMATION PERMANENTE
Cette politique s’articule autour du Plan de Formation annuel
de l’Unité, principalement autour de deux types d’actions :
- des formations à vocation technique ou scientifique, sur des
techniques nouvelles (IRM ou spectrométrie de masse par
exemple),
- des formations générales, permettant d’améliorer les fonctions supports à la recherche : communication pour la responsable communication du LEMTA, conduite de projet,
aide à l’animation d’équipes à destination des responsables
d’équipes.
Des indications sur les types de formations suivies ou dispensées par les personnels, techniques et administratifs, chercheurs et enseignants-chercheurs, sont données en annexe 8.
● SUR LE PLAN DES AVANCÉES SCIENTIFIQUES
- Mise au point d’une plate-forme expérimentale unique
pour l’étude des matériaux “semi-transparents ” couplant la mesure des champs mécaniques, thermiques
et microstructuraux avec leur métrologie inverse pour le
suivi in situ et en temps réel de la (grande) déformation.
- Réalisation d’un scaffold pour l’ingénierie tissulaire. Parallèlement, simulation de la réponse locale
(fibres) et globale du scaffold sous des sollicitations
mimant celles rencontrées in vivo.
- Mise en évidence expérimentale, par mesure du champ
de température interne par fluorescence induite par
laser à deux couleurs et utilisation de la simulation
numérique directe, de l’influence de l’effet Marangoni
sur la vitesse de l’écoulement interne dans une goutte
en forte évaporation et en interaction (coopération avec
TU Darmstadt et ONERA/DMAE).
- Mise au point d’un dispositif expérimental permettant la
mesure simultanée de l’évolution en température, de la
vitesse, de la granulométrie et du flux extrait à la paroi,
lors d’un impact entre une goutte et une paroi chauffée
à une température supérieure à celle de Leidenfrost.
- Création en 2010 du Centre de Recherche et de
Formation Franco-Kazakhstanais sur les Géo-Energies
sous l’égide du Prof. Mikhail Panfilov et de l’INPL. Le
thème est l’hydrodynamique multiphasique dans les
milieux poreux géologiques.
- Des images IRM d’une pile à combustible en fonctionnement ont été obtenues avec l’équipe de Méthodologie
DIFFUSION DE L’INFORMATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE, COMMUNICATION
Le LEMTA organise sur une base d’une vingtaine par an (le
jeudi en général) un séminaire scientifique d’une durée d’une
heure, où un conférencier (appartenant à la communauté
nationale ou internationale) est invité à présenter un exposé
scientifique sur un sujet pointu (voir liste en annexe 9). Une
importante proportion des doctorants, en particulier, assiste
à ce séminaire.
La communication au LEMTA est placée sous la responsabilité d’un enseignant-chercheur (Ophélie Caballina). Deux
types d’actions ont été menées :
1- Communication interne : en partenariat avec un graphiste
indépendant, un nouveau logo et une nouvelle plaquette de
FAITS MARQUANTS
● SUR LE PLAN DES GRANDS ÉQUIPEMENTS ET ACCÈS
AU TGIR
- Acquisition d’un spectromètre RMN (dans le cadre de la
Fédération de Recherche Jacques Villermaux en 2010.
Extension imagerie IRM en cours (coût total : 1,9 millions d’euros).
- 4 propositions acceptées pour des campagnes d’expérimentations sur les synchrotrons Soleil (ligne Swing,
2009 et 2010) et SLS (Swiss Light Synchrotron, ligne
Tomcat, 2009-2011). L’objectif est de comprendre la
réorganisation globale des densités dans des matériaux
polymères en cours de sollicitations.
- Avant-projet de la plate-forme d’essais feux de “la
Bouzule” (avril 2011), pour une fin de travaux en
décembre 2011.
23
RMN du CRM2.
- Mise au point de la vélocimétrie par IRM : utilisation pour
la mesure de vitesse d’écoulements en milieu poreux.
- Le banc de mesure des diffusivités thermiques tridirectionnelles monté par le Laboratoire est, à notre connaissance, unique en Europe. Il est composé d’un laser CO2
pulsé de 100W, d’une caméra infrarouge matricielle
rapide 3,5 micromètre – 5,5 micromètre, et d’un four
tunnel sous air, régulé en température entre 20°C et
1100°C et couvrant la plage 200°C-1800°C sous vide.
- Participation à des essais en grandeur nature pour la
caractérisation optique dans l’infrarouge des flammes
à l’aide d’un spectromètre et d’une caméra multi-spectrale :
• sur des feux naturels (coopération CEREN / IUSTI /
LEMTA) à Valabre
• sur des feux de bureaux (coopération CSTB / LEMTA) à
Champs sur Marne
Ces études menées en collaboration entre l’équipe
“Transfert radiatif” et l’équipe “Feux de forêts” ont permis l’identification de l’émission spectrale d’une flamme
et l’évaluation des contributions respectives des suies
et des gaz de combustion sur des feux de dimensions
réelles.
- Mise au point d’un programme de grande envergure
afin d’étudier les phénomènes de transferts couplés
dans les assemblages membrane-électrodes des piles
à combustible à membrane. Signature du contrat H2E
(Horizon Hydrogène Énergie) en juin 2008 avec AirLiquide et OSEO, impliquant le LEMTA à hauteur de
1,2 M€ pour 5 ans.
- Le dispositif Rhéo-SAXS a été mis en place sur le synchrotron SOLEIL en 2008 (ligne swing) : il permet
de mesurer simultanément les propriétés mécaniques de milieux dispersés denses et leur structure (morphologie, taille, organisation spatiale).
Avec ce dispositif, il est possible de suivre les modifications organisationnelles de ces milieux complexes
en fonction de la contrainte mécanique qui leur est
appliquée.
DISTINCTIONS PARTICULIÈRES
- Lors de la session d’automne 2010 de la section 10 du
CNRS, Guillaume Castanet, CR1 au LEMTA, est proposé
pour la Médaille de Bronze du CNRS. Il consacre ses
activités de recherche à l’étude des transferts de chaleur et de masse dans les sprays.
- En octobre 2010, Valérie Deprédurand, qui a soutenu
sa thèse au LEMTA en octobre 2009, obtient le Prix
de Thèse du PRES de l’Université de Lorraine sur le
thème “Approche expérimentale de l’évaporation de
sprays de combustibles multicomposant”.
- En février 2009, Cédric Vaquette, qui a soutenu sa
thèse au LEMTA en septembre 2008, s’est vu décerner
le Prix Régional de la Thèse sur le thème “Élaboration
et caractérisation de structures tridimensionnelles pour
l’ingénierie tissulaire”.
- En 2007, Christelle Métivier, qui a soutenu sa thèse
au LEMTA en octobre de cette même année, obtient le
Prix de Thèse de l’Institut National Polytechnique
de Lorraine, puis celui de l’Association Française de
Mécanique, sur le thème “Instabilités thermoconvectives pour des fluides viscoplastiques”.
24
GROUPE DE RECHERCHE
/ MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX
ET STRUCTURES /
25
Présentation générale
Les activités du Groupe portent sur la caractérisation et la
modélisation multi-échelle et/ou multiphysique du comportement mécanique des matériaux au sein de structures.
Les champs scientifiques couverts sont :
(i) la caractérisation, qui recourt aux mesures de champs
thermiques et mécaniques comme au suivi des évolutions microstructurales in situ, en cours d’essais ou post
mortem, (ii) la modélisation pluridisciplinaire, qui prend appui sur
des développements théoriques pour décrire les évolutions complexes sous sollicitations couplées (thermodynamique, homogénéisation, mécanique statistique,
physico-chimie,…),
(iii) le développement de méthodes d’analyse inverse et d’optimisation, de méthodes novatrices de simulation numérique, d’éléments finis spécifiques (éléments 3D et coques
ferroélectriques pour structures en céramiques ferroélectriques, éléments 2D et 1D basés sur une approche non
locale pour structures minces en alliage à mémoire de
forme) et l’implantation de lois de comportement dans
des codes de calcul.
L’objectif est d’accéder, de manière fiable et robuste, au
comportement non linéaire des matériaux pour leur mise en
forme et/ou pour leur mise en service.
Les applications explorent un champ très large puisqu’elles
touchent aux matériaux dits intelligents, aux alliages à haute
performance rencontrés dans la problématique de l’usinage,
tout comme aux polymères de structure multifonctionnels,
aux biomatériaux ou encore aux bio-tissus de l’ingénierie du
vivant.
Structuration thématique
du Groupe
Actuellement, le Groupe est structuré en deux équipes liées
à son histoire. En effet la mécanique du solide se développe
au LEMTA autour de la modélisation thermodynamique du
comportement des matériaux à partir de 1990 et la fusion
en 2004, du Groupe ERIN de l’UHP fait émerger une deuxième équipe orientée vers l’utilisation des éléments finis
pour modéliser les matériaux adaptatifs. En 2008, le LEMTA
recrute un Professeur à l’Institut Supérieur d’Ingénierie de la
Conception (InSIC, Saint-Dié des Vosges), recrutement suivi
par celui d’un Maître de Conférences en 2009. L’objectif est
de conforter des liens avec une équipe de recherche basée
à l’InSIC en définissant une stratégie d’intégration au LEMTA
à l’horizon 2012-2013. En avril 2011, le LEMTA a intégré
un enseignant-chercheur de l’InSIC, (Maître-Assistant du
Ministère de l’Industrie), produisant sur les objectifs stratégiques développés par le LEMTA. Ces objectifs seront déclinés
dans le projet.
La mise en synergie des compétences complémentaires présentes au sein du Groupe fait progressivement émerger une
nouvelle organisation thématique autour de trois pôles :
(i) Rhéologie de matériaux nano/micro-structurés : Métrologie
/Inversion et Modélisation Multiphysique,
(ii) Modélisation du comportement multiphysique des matériaux et systèmes : matériaux et systèmes adaptatifs et
26
matériaux et structures en conditions extrêmes,
(iii) Biomécanique et Bioingénierie tissulaire.
Par ailleurs, de fortes interactions entre Groupes de
Recherche au sein du LEMTA se révèlent particulièrement
créatives et innovantes :
(i) L’opération autour de la rhéologie des polymères solides
s’est ouverte au challenge de la métrologie multiphysique en
menant des collaborations intra - LEMTA (i-a) avec le Groupe
“Energie et Transferts” pour la partie “Caractérisation/
Inversion/Modélisation” du couplage thermomécanique
et (i-b) avec l’équipe de Rhéologie Physique du Groupe
“Milieux fluides, réactifs, multiphasiques” pour le suivi des
évolutions structurales à l’échelle de quelques centaines
de nanomètres, au cours d’essais thermo-mécaniques
endommageants. De cette réelle synergie entre de multiples compétences internes au Laboratoire résulte une
plate-forme de caractérisation, inédite à notre connaissance, permettant le développement d’une thématique
originale centrée sur une forte interaction entre métrologie
fine et modélisation multiphysique des comportements.
(ii) Les travaux autour de la biomécanique-bioingénierie, qui
initialement concernaient les Groupes “Bioingénierie cellulaire et tissulaire” et “Mécanique des solides”, ont (i-a)
fait émerger -au départ de la composante “Bioingénierie
cellulaire et tissulaire” pour contribuer à la naissance du
Biopôle sur Nancy- une véritable thématique originale
en mécanique des solides autour de la bio-ingénierie
tissulaire, et (i-b) donné un rôle de tout premier plan à
la Mécanique des Matériaux et Structures dans le partenariat tissé avec le Biopôle puisque le LEMTA a été choisi
par ses partenaires comme porteur d’une demande ANR
TecSan en 2011 autour d’une recherche de biosubstituts
du ligament croisé antérieur du genou pour l’orthopédie
réparatrice.
De nombreux partenariats avec le monde industriel comme
avec d’autres universités françaises ou étrangères caractérisent également les actions du Groupe, ce qui signe l’obtention de résultats importants et novateurs. A titre d’illustration, évoquons :
(i) Le développement des lois de comportement, dédiées aux
matériaux adaptatifs (trois types de lois pour les alliages
à mémoire de forme et une pour les céramiques ferroélectriques), mené en vue d’applications pour l’ingénierie
des systèmes via l’optimisation de leur tenue mécanique
en service par le calcul. La complexité des comportements
rencontrés nécessite par exemple, de concevoir des éléments spécifiques pour leur intégration dans des codes
par éléments finis. Les difficultés propres à l’étude des ces
matériaux à transformation de phases ont suscité la structuration d’un réseau de chercheurs au niveau international : c’est ainsi que le LEMTA a participé à la création de
l’institut IIMEC (International Institute for Multifunctional
Materials for Energy Conversion) de l’Université Texas A&M
et labellisé par le NSF (National Science Fondation – USA).
(ii) L’étude du comportement des matériaux et des systèmes
soumis à des conditions extrêmes qui, comme pour les
opérations d’usinage par exemple, soulève des problèmes
thermomécaniques importants liés aux transferts thermiques et aux évolutions physico-chimiques locales.
Pour accéder à une compréhension réelle, il faut explorer toutes les échelles, de la pointe du copeau à la méso/
microstructure où se développent des couches de transferts sélectifs, de l’adhésion à l’interface outil/matériau,
de la diffusion chimique,… La démarche est nécessairement pluridisciplinaire sur un large spectre de compétences ce qui implique de nombreux échanges nationaux et internationaux pour faire converger les divers
savoirs incontournables (citons par exemple, LEM3Metz, LAMEFIP-Bordeaux, Department of Mechanical
Engineering of Wisconsin University - USA,… et l’accueil
d’un Professeur de l’Université de Sumatra-Indonésie qui a
effectué deux séjours de quatre mois au total au LEMTA).
La modélisation obtenue pour l’usure des outils est l’une
des applications directes pour l’industrie.
Effectifs au 1er juin 2011
Chercheurs CNRS
ITA ou BIATOS
Avec affectation spécifique
DR
CR
PR
MCF
0
0
5+1*
9 (dont 4
HDR)
Autres chercheurs
1
* PR émérite
Chiffres clef (2007 – 2010)
Nombre
ARICL
78
Taux de publication
Programmes ANR
Brut
en ETPT
Nombre
Volume
financier
1,34
2,68
3
351 700 €
Volume financier**
contrats industriels
107 530 €
** Montants cumulés 2007-2010 en € HT
27
1. RHÉOLOGIE
DE MATÉRIAUX NANO/
MICRO-STRUCTURÉS :
MÉTROLOGIE/INVERSION
ET MODÉLISATION
MULTIPHYSIQUE
Cette thématique de recherche vise à mieux comprendre pour mieux le prédire - le comportement rhéologique de matériaux complexes multi-structurés sur différentes échelles.
Trois champs scientifiques distincts et complémentaires sont
mis en œuvre en vue de cet objectif. Ce sont (i) la Métrologie
et l’inversion de mesures, (ii) la Caractérisation physique
des matériaux et de leurs comportements et enfin, (iii) la
mise en place de Modélisations Innovantes pour explorer
les diverses architectures du continuum, de l’échelle atomique à celle de l’ingénieur.
complexe contrôlée simultanément par la conformation
des chaînes (trans/gauches) et leur configuration spatiale. Le processus de fabrication, conformément à la
thermodynamique des procédés et à la thermochimie
associée, contrôle la structuration en zones alternées de
cristallites et de domaines amorphes à une échelle de
l’ordre de quelques dizaines de nanomètres (nm) pour
l’épaisseur de leurs empilements.
(d) A l’échelle du micromètre (µm), ce sont parfois des sphérolites qui peuvent germer et occuper l’espace avec des
dimensions allant du µm à quelques dizaines de µm.
Fig. S1 : Représentation schématique des diverses échelles de structuration du
PEHD (images empruntées à la thèse de L. Douminge, Université de la Rochelle
2010).
Ici les compétences pluridisciplinaires du Laboratoire sont
pleinement mises à profit : (i) la partie caractérisation/identification des sources thermiques lors des essais de mécanique met en œuvre des compétences du Groupe “Energie
et Transfert” et (ii) la caractérisation in situ de la physique
de la déformation fait appel à la technique de rétrodiffusion
incohérente de la lumière “empruntée” à la rhéologie physique du Groupe “Milieux fluides, réactifs, multiphasiques”.
Cette recherche développe des partenariats extérieurs au
Laboratoire (LEM-Nancy, LPS-Orsay, FEMTO-Besançon,
Synchrotron Soleil-France, SLS Paul Scherrer Institut-Suisse).
Elle s’inscrit dans le cadre du GDR “Comportement mécanique des polymères semi-cristallins” à la création duquel
le Groupe a pris une part très active. Un projet d’ANR blanc
(PLASTIC) a été déposé en janvier 2011.
L’essentiel des activités menées dans la période de référence
s’inscrit dans le double cadre du projet “Polymères” porté
par la Fédération de Recherche Jacques Villermaux (FJV) et
le Projet “Polymères multistructurés à fonctionnalités spécifiques” du CPER 2007-2013. C’est ainsi que des travaux
collaboratifs ont été menés au sein de la FJV, par exemple :
(i) pour prévoir les comportements de polyamides nanostructurés en fonction des conditions d’élaboration par extrusion
réactive [ACL:S32], ou encore (ii) pour décrypter les relations entre la microstructure de paraffines et leurs propriétés
viscoélastiques [ACL:S30,S73] ; ces paraffines peuvent être
vues comme des “précurseurs” du PEHD avec de très bas
degrés de “polymérisations” puisque “la chimie locale est la
même”. Ce sont effectivement les polymères semi-cristallins
qui se trouvent au cœur des études menées sur les polymères
micro-nanostructurés. La hiérarchisation de leurs architectures en fait des matériaux modèles.
Le PolyEthylène à Haute Densité (PEHD) est emblématique de
ce point de vue (Fig. S1) :
(a) A l’échelle atomique, il est organisé en monomère
-CH2-CH2- et occupe quelques dixièmes de nanomètre.
(b) A l’échelle (macro)moléculaire, c’est un assemblage
périodique de monomères qui couvre une longueur voisine
du micromètre (environ 20 000 monomères en moyenne).
(c) A l’échelle du réseau de chaînes, leur multiplicité et leurs
enchevêtrements ouvrent le champ à une architecture
28
Le processus de déformation mécanique met donc en œuvre
de manière exemplaire des réorganisations structurales qui
affectent à la fois les conformations et les configurations des
macromolécules et les structures formées aux échelles supérieures : il s’en suit une dissipation d’énergie et donc des effets
thermiques par couplage.
La caractérisation expérimentale devra ainsi porter - autant
que faire se peut - simultanément sur les champs macroscopiques de déformation, sur les champs thermiques résultant
de la dissipation et sur les réorganisations nano/microstructurales sous-jacentes.
Durant la période 2007-2010, l’accent a été mis sur le développement des moyens expérimentaux de métrologie en vue
d’atteindre cet objectif.
(i) Mise au point d’une plate-forme de métrologie thermomécanique totalement inédite : Cette plate-forme a
représenté un investissement de près de 150 k€, financé
sur fonds Université/Région Lorraine pour l’essentiel, et
combinant autour d’une machine d’essai MTS : (i-a) deux
systèmes de vidéoextensométrie (mesures locales - dispositif multitâches vidéo-traction - et plein champ par corrélation d’images – dispositif de mouchetis ARAMIS -) visant
le couplage mécanique déformations/contraintes,
(i-b) un imageur infrarouge (Caméra CEDIP/FLIR) pour
accéder au couplage thermomécanique déformations/
thermique [ACL:S75], (i-c) un dispositif de diffusion de
lumière incohérente polarisée (IPSLT) pour renseigner les
couplages mécano-chimiques déformations/micronano-réorganisations structurales [ACL:S1,S17] ; la
longueur d’onde du faisceau laser incident étant de 635
nm, la taille des “objets” discernables par leur différence
de densité avoisinera donc le micron.
Fig. S2 : Quelques résultats emblématiques de la plate-forme d’essais : mesures simultanées des champs de déformations, des champs thermiques et de rétro-diffusion de la lumière par des matériaux turbides.
L’objectif recherché (et atteint) était le développement de
dispositifs de métrologie fine permettant des caractérisations dynamiques in situ et synchrones, des comportements
macroscopiques thermique et mécanique, ainsi que du comportement microscopique d’endommagement viscoplastique à l’échelle mésoscopique (Fig. S2). Les efforts portent
à la fois sur une maîtrise et une connaissance des outils de
mesure, ainsi que sur les aspects de traitements quantitatifs
de données : techniques d’inversion d’images infrarouge et
d’estimation paramétrique non-linéaire. Les résultats obtenus apportent un faisceau d’informations convergeant pour
la compréhension des mécanismes de déformation en matérialisant les couplages multiphysiques en cause.
(ii) Nous avons mené une action complémentaire sur le
front de la caractérisation physique des mécanismes
de déformation aux différentes échelles pour affiner
notre compréhension sur les réorganisations globales
des densités en cours de sollicitations [ACL:S59]. Dans ce
cadre, quatre propositions ont été acceptées durant
cette période pour réaliser des expériences sous rayonnement synchrotron à Soleil (Ligne Swing de diffraction
SAXS/WAXS) et SLS (Ligne Tomcat de microtomographie)
en Suisse avec, en particulier, pour cette dernière technique, des résultats totalement nouveaux : l’évolution
microstructurale serait imputable à une fibrillation fortement polarisée sans formation de microcavités (si elles
existent, elles demeurent inférieures à 1µm3). Il existerait donc une structuration mésoscopique à l’échelle du
micromètre impliquant des objets amorphes et (para)
cristallins. L’orientation des recherches vise ici à clarifier
la pertinence du mécanisme de cavitation généralement
invoqué dans le processus de déformation macroscopique
du matériau avec des interrogations autour des variations
volumiques observées et rapportées dans la littérature.
Quoiqu’il en soit, ces expérimentations menées avec des
moyens techniques très lourds corroborent de manière
remarquable les résultats obtenus sur notre plate-forme
inédite au monde, à partir de l’analyse de la rétrodiffusion
incohérente de la lumière polarisée (IPSLT).
Pour la part modélisation du comportement, la caractéristique majeure du travail de cette action de recherche est le
développement de modélisations innovantes sur le plan, à la
fois des outils conceptuels utilisés et de l’application métrologique qui peut en découler.
C’est la structure même de la thermodynamique issue de la
mécanique statistique qui est mise en œuvre, pour les métaux
[ACL:S8,S13] comme pour les polymères. A titre d’exemple,
la technique de Maximisation de l’Entropie (MAXENT) prônée
par Jaynes est adaptée pour prendre en compte l’architecture microscopique de mousses de mélamine en compression
[ACL:S28]. Un travail est en cours pour le PEHD. Il se structure
autour des lois d’évolutions issues de la thermodynamique
des processus irréversibles et des potentiels thermodynamiques généralisés fondés sur la mécanique statistique des
solides hors équilibre. Ces potentiels font appel à la dynamique atomique (modèles d’Einstein, de Debye,…). Les données expérimentales relatives aux couplages multiphysiques
déformations / contraintes - thermiques - micro-nanostructures, issues de la plate-forme et des grands instruments
sont au centre de l’analyse. Une attention particulière est
portée aux coefficients thermo-physiques, à leurs modélisations “ab initio” comme à leurs mesures.
C’est en effet le deuxième axe du travail qui le situe dans une
perspective plus applicative et plus directement en lien avec
les besoins cognitifs et industriels. Nos modélisations sont
employées dans un impératif métrologique imposé par les
outils de caractérisation utilisés. Elles sont donc du même
coup durement confrontées à une obligation et quantification de leur aptitude à représenter le réel. En ce sens, une
boucle rétroactive est assurée qui, en veillant à s’accrocher
à une bonne capacité d’identification des paramètres (soutenant l’innovation technologique en matière de métrologie),
garantit par une approche de type “réduction”, la pertinence
des modèles utilisés.
29
2. COMPORTEMENT
MULTIPHYSIQUE DES
MATÉRIAUX ET SYSTÈMES
ADAPTATIFS ET DES
STRUCTURES EN
CONDITIONS EXTRÊMES
Des innovations industrielles dans des domaines variés, tels
que l’aéronautique, l’automobile ou la biomécanique, font de
plus en plus appel à une nouvelle génération de matériaux,
tels que les aciers à très haute performance, les alliages
réfractaires de Nickel ou de Titane et les composites. Ces
matériaux sont transformés et utilisés dans des conditions
extrêmes de contraintes et de température. De même, des
nouveaux matériaux non conventionnels et adaptatifs sont
naturellement envisagés pour certaines conceptions innovantes où “l’intelligence du matériau” contribue à leurs fonctionnalités. Ainsi les matériaux adaptatifs permettent de
réduire la taille et/ou le nombre de composants d’un système
mécanique en assurant directement des fonctionnalités de
type actionneur ou capteur.
Pour ces deux familles de matériaux, la prise en compte de
l’aspect multiphysique du comportement et des conditions
extrêmes de chargement est indispensable : c’est l’objet de
cette thématique de recherche du Groupe “Mécanique des
Matériaux et Structures” qui vise au développement de lois
de comportement multiphysique particulièrement adaptées.
Ces lois sont interfacées à des codes éléments finis. Elles permettent ainsi de disposer d’outils numériques de simulation
de l’élaboration et du comportement des systèmes innovants
qui font appel à ces matériaux. Le développement d’éléments
finis spéciaux à degrés de liberté (ddl) couplés et la réalisation de campagnes expérimentales adaptées sont également
nécessaires pour atteindre cet objectif.
2.1. Modélisation du
comportement des
matériaux et systèmes
adaptatifs
Cette partie a pour objectif de développer des outils numériques d’analyse par éléments finis du comportement multiphysique des systèmes composés de matériaux adaptatifs.
Elle présente deux volets. Dans le premier, une famille de lois
de comportement spécifiques à ces matériaux adaptatifs est
développée. Elle concerne les alliages à mémoire de forme
(AMF) à couplage thermomécanique et les céramiques ferroélectriques à couplage électromécanique. Dans la seconde
partie, complémentaire et indispensable à la première, des
éléments finis spécifiques sont développés et implantés dans
un code de calcul par éléments finis. Ils présentent des degrés
de libertés (ddl) couplés. En plus des déplacements, correspondant à des ddl mécaniques classiques, d’autres ddl sont
introduits, tels que le potentiel électrique, la fraction volumique de martensite etc. Une forme faible et multiphysique
30
de l’équilibre est alors adoptée afin d’aboutir à la formulation de chacun de ces éléments. L’implantation de ces lois de
comportement et de ces éléments spécifiques dans le code
de calcul par éléments finis Abaqus® nous a permis d’étudier
quelques applications industrielles, pour différentes familles
(i) d’AMF - systèmes de connectique, limes endodontiques,
micro-actionneurs - et (ii) de céramiques piézoélectriques et
ferroélectriques - micro et macro-actionneurs.
Cette activité de recherche repose sur de nombreuses collaborations industrielles (Schlumberger, Mémometal,
DentSply-Maillefer) et universitaires, aussi bien au niveau
international (Texas A&M University, Académie des Sciences
de la République Tchèque – Instituts de Thermomécanique
et de Physique à Prague, Université Catholique de Louvain et
les Universités de Sfax et Monastir en Tunisie), qu’au niveau
national (LEM3-Arts et Métiers Paris Tech, FEMTO-Université
Franche Comté, LBMS-Université de Bretagne, LISMMASupméca et GRESPI-Université de Reims). Des supports financiers ont été également obtenus grâce à une ANR blanche
(MAFESMA), “couplée” à un programme Europeen EuroCores
S3T du même nom, à des financements Région Lorraine – BQR
Nancy Université et à des financements CPER 2007-2013
dans le cadre du programme MEPP-05.
2.1.1. DÉVELOPPEMENT DE LOIS DE COMPORTEMENT
MULTIPHYSIQUE POUR LES MATÉRIAUX ADAPTATIFS
Les lois de comportement développées sont macroscopiques
et à faible nombre de variables internes et de paramètres
matériaux les rendant directement exploitables par un code
de calcul par éléments finis. Elles décrivent le comportement de deux familles de matériaux adaptatifs (les alliages à
mémoire de forme et les céramiques ferroélectriques), considérant ainsi un couplage thermomécanique et électromécanique. Quatre types d’approches sont adoptés pour la formulation de ces lois de comportement. Il s’agit des approches
(i) thermodynamiques intégrant des considérations micromécaniques (basées sur la détermination d’une expression
de l’énergie libre de Gibbs à partir des considérations micromécaniques), (ii) phénoménologiques à l’échelle de chaque
phase couplées à une technique de transition d’échelle pour
aboutir au comportement effectif, (iii) phénoménologiques
exploitées de manière classique en élastoplasticité, où des
adaptations sont apportées pour la prise en compte du couplage électromécanique et enfin (iv) non locales à gradients
également utilisées pour la prise en compte de l’effet de la
localisation de la déformation inélastique et des effets de
taille observés dans les films minces.
La modélisation des aspects spécifiques de ces matériaux
adaptatifs, tels que la présence d’hystérésis, de saturations
et d’un comportement différent en boucle interne et en traction-compression, est avec les aspects numériques la partie
la plus délicate de ces développements.
Ces lois de comportement présentent en commun un couplage multiphysique et une déformation inélastique induits
par les mécanismes suivants :
— la transformation de phase et la réorientation de la martensite observées au niveau des AMF à base NiTi utilisés
pour des applications biomécaniques et en microsystèmes
(micro-actionneurs), Fig. S3, [ACL:S31,S79,S82]. Des
AMF à base Cuivre, essentiellement sous forme monocristalline, sont également concernés pour des applications
en instrumentation biomédicale, [ACL:S19,S55,S56,S72],
Fig. S3 : Modélisation du comportement des AMF et diagramme de
transformation.
— la transformation de phase couplée à la plasticité, observée pour les AMF à base Fer, (Fig. S4). Ces derniers présentent un coût nettement plus faible que les autres AMF
expliquant leur utilisation pour des applications nécessitant une quantité importante de matière (bagues de serrage pour des pipelines, systèmes de serrage des charpentes métalliques, systèmes d’amortissement en génie
civil, etc.), [ACL:S51;ACLN:S4]. Les AMF en NiTiNb généralement utilisés pour les systèmes de serrage de petite
taille, [ACL:S45], les AMF à haute température (utilisés
en aéronautique) et les AMF poreux (absorption d’énergie) présentent également ce couplage transformation de
phase - plasticité,
Fig. S4 : Comportement d’un AMF à base Fer à différentes températures.
— la réorientation des domaines ferroélectriques induite
par un chargement électromécanique et observée dans
les céramiques piézoélectriques. La description des ces
effets permet de prédire une évolution de la polarisation
du matériau influençant directement les performances
des applications correspondantes (Fig. S5), [ACL:S59]. De
plus, des applications innovantes se développent actuellement, exploitant le comportement ferroélectrique induit
par ce mécanisme.
Fig. S5 : Comportement ferroélectrique et ferroélastique des céramiques.
31
2.1.2. DÉVELOPPEMENT D’ÉLÉMENTS FINIS SPÉCIFIQUES
ADAPTÉS AUX SYSTÈMES ADAPTATIFS
Une famille d’éléments a été développée afin de permettre
l’intégration de certaines lois de comportement présentées dans le paragraphe ci-dessous. En effet, ces dernières
font appel à des variables de pilotages non disponibles au
niveau des routines utilisateurs, telles que UMAT pour le code
Abaqus®. La famille d’éléments développée concerne les deux
types de couplage avec des géométries de barre, de plaque
– coque et de hexaèdre. Les approches de type plaque ou
solide sont considérées. Ces éléments ont été implantés dans
le code éléments finis Abaqus® via la routine utilisateur UEL.
Deux éléments solides à couplage thermomécanique et
adaptés aux films et fils minces en AMF NiTi ont été développés, l’un de type barre et l’autre de type plaque, fig. S6 – a et
– b, [ACL:S81]. Ils présentent comme ddl, en plus des déplacements, la fraction volumique globale de martensite. Ils utilisent une formulation basée sur une écriture faible de l’équilibre thermomécanique et de la relation entre les variables
fraction volumique de martensite locale et globale. Les effets
de la taille d’une longueur interne sur la localisation de la
transformation sont étudiés grâce à ces éléments.
Fig. S6 : Développement d’éléments finis spéciaux à couplage multiphysique ;
a) Effet de la localisation sur le comportement des AMF ; b) Effet de la longueur interne sur la localisation ; c) Effet d’un défaut géométrique sur la
dépolarisation.
Trois éléments à couplage électromécanique ont été développés (Fig. S6-c). Ils sont destinés à l’analyse du comportement des structures, minces ou massives, en céramiques ferroélectriques. L’un de ces trois éléments est bidimensionnel
et basé sur une cinématique de coque, [ACL:S59]. Il présente
6 ddl mécaniques et un ddl électrique (potentiel électrique)
par noeud. Les deux autres sont tridimensionnels, dont un est
basé sur une formulation classique pour un élément solide
3D, [ACL:S79], alors que le second présente une extension
en électromécanique d’une formulation originale dénommée
SFR (Space Fiber Rotation) dans le cas purement mécanique.
Ces deux éléments présentent trois ou six ddl mécaniques et
un ddl électrique (potentiel électrique) par nœud. Tous ces
éléments présentent l’originalité d’utiliser des lois de comportement électromécaniques non linéaires, évoquées au
paragraphe ci-dessus, intégrant l’effet de la réorientation des
domaines dans les céramiques ferroélectriques.
Plusieurs applications en AMF [ACL:S31] et en céramiques
ferroélectriques ont été étudiées par la méthode des éléments
finis et optimisées grâce à ces développements (Fig. S7). Au
niveau AMF, le comportement d’une lime endodontique a été
étudié lors d’une sollicitation de flexion afin de déterminer
la zone de transformation de phase et la quantité de martensite produite. Cette étude a été réalisée en collaboration
avec l’entreprise DentSply – Maillefer. Une deuxième application dans le domaine du serrage a également été conçue
et réalisée en collaboration avec l’entreprise Schlumberger
[ACL:S45], enfin dans le cadre du projet MAFESMA (ANR
blanche et programme européen S3T), un micro-actionneur
a été conçu et il est en phase de réalisation en collaboration
avec l’Institut FEMTO. Une étude d’actionneur piézoélectrique
de forme spirale est également en cours.
Fig. S7 : Différents types d’applications en matériaux adaptatifs
32
2.2. Comportement des
structures en conditions
extrêmes
2.2.1. COMPRÉHENSION ET CARACTÉRISATION DU COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DES MATÉRIAUX SOUS
CHARGEMENT EXTRÊME
Cet axe de recherche traite de la caractérisation expérimentale et de la modélisation numérique du comportement
thermomécanique des alliages métalliques sous chargement extrême ; les travaux portent sur la caractérisation des
matériaux en régimes statique et dynamique, ainsi que sur
l’analyse de leur sensibilité au cisaillement adiabatique. Ce
phénomène d’origine thermomécanique peut être rencontré
dans différentes applications impliquant des conditions de
sollicitations sévères. Dans le cas de l’usinage des alliages
(a)
réfractaires ayant une conductivité thermique particulièrement basse (acier inox, alliage à base de nickel, titane, etc.),
l’énergie thermique générée par déformation plastique et/ou
par frottement dynamique devient importante et de plus en
plus difficile à dissiper par le matériau. L’effet de l’adoucissement thermique l’emporte alors sur celui de l’écrouissage
et fait chuter dramatiquement les caractéristiques mécaniques de l’alliage. La modélisation de ces processus physiques nécessite une bonne connaissance du comportement
du matériau.
Pour prendre en compte les effets de la température, la
déformation et la vitesse de déformation, plusieurs lois de
comportement peuvent être considérées dans nos travaux
(Johnson Cook, Marusich and Ortiz, etc..). Une campagne
d’essais dynamiques en compression et en traction à différentes températures et à différentes vitesses a été menée
sur des éprouvettes axisymétriques lisses, afin d’identifier le
comportement d’un acier. La confrontation de la modélisation par la loi de Johnson Cook aux résultats expérimentaux
est illustrée sur la Fig. S8.
Bande de cisaillement adiabatique
(b)
Fig. S8 : (a) Exemple de courbes contraintes-déformations obtenues lors des
essais de caractérisation d’un acier ; (b) Observations MEB du cisaillement
adiabatique dans les éprouvettes.
Une fois la loi identifiée pour l’alliage métallique considéré,
nous cherchons à évaluer la propension du matériau à former des bandes de cisaillement adiabatique. Dans ce cadre,
une campagne d’essais statique et dynamique a été menée
sur des éprouvettes de cisaillement afin de mettre en évidence l’apparition des bandes de localisation (Fig. S8(b)).
Conjointement, des simulations numériques sous Abaqus®
ont été réalisées dans le but d’établir un lien entre les grandeurs globales (déformations et contraintes moyennes
déterminées à partir des déplacements et efforts globaux) et
les grandeurs locales (dans la bande de cisaillement intense).
Cette démarche permet d’évaluer, à partir de conditions d’essais maîtrisés, l’état de sollicitation dans la bande de localisation et conduire ainsi à une estimation des conditions
d’amorçage du cisaillement adiabatique. Les résultats obtenus permettent d’analyser l’apparition de bandes de déformation intense lors de la formation du copeau en usinage
(Fig. S9), [ACL:S22,S40,S41].
Angle de coupe 1,
Angle de coupe 2,
Angle de coupe 2,
a=0°
a=15°
a=30°
Avance
f=0.3mm
Fig. S9 : Comparaison entre essais expérimentaux et simulation numérique de
formation des copeaux.
33
2.2.2. INTERACTIONS MULTIPHYSIQUES MATÉRIAU/
PROCÉDÉ
Ce thème est centré sur la mise en évidence et la compréhension des mécanismes physiques mis en jeu lors du procédé
d’usinage depuis l’échelle de la microstructure jusqu’à celle
du système usinant, en passant par l’échelle de la pointe de
l’outil (échelle mésoscopique). L’analyse macroscopique est
basée sur une approche numérique associée à une démarche
expérimentale, [ACL:S50,S70] ; l’objectif final étant d’être
capable d’effectuer une analyse holistique du procédé d’usinage permettant de l’optimiser et le maîtriser de manière
globale. À l’échelle mésoscopique, les études portent sur la
compréhension des mécanismes physiques mis en jeu lors de
la formation du copeau et les interactions de celui-ci avec
l’outil. À l’échelle de la microstructure, les investigations
visent à identifier les phénomènes physico-chimiques à l’origine de l’endommagement au niveau des interfaces outilmatière (formation de couches de transfert sélectif, adhésion, diffusion chimique, etc.), [ACL:S29;ACLN:S5,S7,S13].
Nous avons travaillé pendant plusieurs années sur le développement d’approches à la fois locales et globales adaptées
spécifiquement au problème de l’usinage. Notre préoccupation majeure réside dans la construction d’une ou plusieurs
approches scientifiquement rigoureuses et représentatives de
la problématique réelle de l’usinage qui est pluridisciplinaire
par essence. Cette pluridisciplinarité nous a conduit à développer des actions de recherche communes avec plusieurs
équipes nationales et internationales (LEM3 Metz, TREFLE
Bordeaux, Wisconsin USA, Université de Sumatera Indonésie,
ENSAO Maroc) dont les compétences sont très complémentaires pour faire avancer efficacement nos connaissances
scientifiques dans ce domaine, [ACL:S15,S16,S22,S40,S41,
S50,S74].
Une méthodologie visant l’identification et la compréhension de l’usure générée dans le contact outil-copeau a été
développée. Le contact outil-copeau se produit lors de la
formation du copeau et de l’écoulement de celui-ci à la
surface de l’outil sous un chargement thermomécanique
intense. Les mécanismes de dégradation des surfaces étant
très sensibles aux conditions de contact, une grande partie
de nos investigations est consacrée à la caractérisation des
paramètres tribologiques à l’interface outil-matériau usiné
(frottement dynamique, température, pression de contact,
vitesse de glissement, etc.), [ACL:S41,S70]. Compte tenu
de la difficulté d’instrumentation de ce type de contact, des
approches analytiques et numériques ont été construites afin
d’accompagner l’approche expérimentale et compléter l’information sur le contact confiné. L’approche expérimentale
utilise des techniques d’analyse novatrices. Grâce à un banc
d’essai monté sur une machine d’usinage, différents moyens
de mesure et d’observation ont été utilisés pour le suivi de
la formation du copeau et de l’endommagement de l’outil
engendré pendant la coupe. La plate-forme expérimentale
est composée d’une caméra CCD couplée à un microscope
longue distance, une table Kistler pour la mesure des efforts
de coupe et une caméra vidéo thermique pour l’estimation
du champ de température. Une étude couplant ensuite simulations numériques et essais expérimentaux est menée dans
le but de mesurer l’influence des revêtements sur la tenue
des outils de coupe. En partenariat avec une société du bassin de Saint-Dié des Vosges, des outils instrumentés ont été
développés spécifiquement pour la mesure de la température
pendant l’usinage.
Bien que les informations fournies par l’approche expérimentale soient fondamentales pour l’analyse de la formation
34
du copeau et celle de l’usure de l’outil, elles demeurent
cependant incomplètes. En effet, la nature du contact n’est
pas facile à caractériser seulement à partir des différentes
expertises citées auparavant. Nous avons donc développé
des approches analytiques et numériques grâce auxquelles
il est possible de compléter l’information sur de nombreux
paramètres clés et inaccessibles via l’expérience seule (loi de
frottement, échange thermique, contraintes, déformations,
vitesses de déformation).
Le dernier volet de cet axe de recherche porte sur l’identification et la modélisation de l’usure des matériaux d’outils sous
chargement extrême (usinage), [ACL:S27,S29,S40,S44,S50].
L’appréhension de ces interactions de type mécanique, thermique et/ou physicochimique est primordiale pour une
meilleure maitrise de la physique des procédés. Nous avons
mis en évidence trois mécanismes d’usure essentiels: l’abrasion, l’adhésion et la diffusion chimique. Dans le cas des
alliages métalliques, le gradient de température est particulièrement important (de 300°C à 1000°C selon le matériau
utilisé). La diffusion étant le seul mécanisme thermiquement activé (contrairement à l’abrasion et l’adhésion), elle
demeure le mode d’usure prépondérant pour ces alliages.
Afin de prédire ce mécanisme particulier d’usure, un modèle
analytique a été développé. La modélisation permet de prédire, à partir d’un couple outil-matière et une combinaison de
conditions de contact (pression, vitesse de glissement, température, etc.), les espèces chimiques qui diffusent de part et
d’autre de l’interface.
2.2.3. MODÉLISATION DE LA FISSURATION PAR HYBRIDATION DE FONCTIONS DE POIDS EN STATIQUE ET EN
FATIGUE
Dans ces travaux, nous nous sommes intéressés à l’étude de
la fissuration d’un solide à travers la modélisation de la fissure
présente dans une structure (3D), dans le cadre de la mécanique de la rupture linéaire [ACL:S9,S23,S66]. Une approche
basée sur les fonctions de poids (de Green) est adoptée pour
calculer les facteurs d’intensité de contraintes (FIC) en mode
I de la fissure. L’idée principale de ce travail a été de définir la
fonction de poids nécessaire au calcul du facteur d’intensité
de contrainte (FIC) par hybridation de différentes fonctions
de poids de la littérature. Le travail mené après a permis
de montrer que, ce faisant, il était possible, moyennant une
implémentation numérique judicieuse, d’améliorer l’évaluation des FIC au prix d’un coût numérique relativement faible.
Ce travail a d’abord été réalisé en statique pour la prédiction
de l’initiation de la fissure, puis étendu au cadre de la fatigue
(chargements cycliques), pour la détermination de la durée
de vie des structures fissurées, en associant la méthode d’hybridation à une loi de propagation de fissures. Deux lois ont
été exploitées dans ce travail, celle de Paris et celle de Sih.
Un logiciel a été développé. Il est utilisé (i) pour étudier la
fissuration en quasi-statique de structures, telles que les
milieux infinis, les plaques sous flexion ou les tubes sous
pression interne, pouvant contenir différents types de fissures
(internes, débouchantes, coins ou de formes quelconques),
(ii) pour suivre la propagation de la fissure (changement de
forme) et déterminer les durées de vie de structures fissurées
(milieu infini, plaques en flexion, tubes sous pression interne,
structures soudées) soumises à des chargements cycliques.
3. BIOMÉCANIQUE ET
BIOINGÉNIERIE TISSULAIRE
Les activités en “Bioingénierie Cellulaire et Tissulaire” étaient
auparavant portées par un Groupe de Recherche du LEMTA,
dirigé par le professeur J-F. Stoltz (PUPH, Faculté de Médecine
de Nancy) pour l’ingénierie du cartilage, et animé par X. Wang
pour la partie vaisseaux et tendons. Suite à l’émergence du
Biopôle de Bioingénierie à la Faculté de Médecine de Nancy,
il a été convenu, avec l’appui du CNRS, que les chercheurs
mécaniciens du LEMTA impliqués en mécanique pour le vivant
depuis plusieurs années resteraient au LEMTA, tout en continuant à travailler avec leurs collègues biologistes et biochimistes du Biopôle. Le Professeur X. Wang, initiateur dès 2002
de l’activité bioingénierie des tendons au LEMTA, a rejoint le
Biopôle en 2009, tout en conservant une position de “chercheur associé au LEMTA”. La Bioingénierie Tissulaire fait l’objet du projet ANR Blanc TeLiTeR (oct. 2007-nov. 2011) dont
l’objectif est de concevoir, réaliser et modéliser un substitut
biocompatible et biodégradable pour les tendons humains.
Le LEMTA a été choisi comme porteur d’un nouveau projet
ANR TecSan qui vient d’être déposé (mars 2011), en partenariat avec 5 laboratoires de recherche nancéiens et une PME
Lorraine ; il concerne la bioingénierie des ligaments du genou
humain en prenant en compte leur structure multifaisceaux.
Les activités de recherche sont les suivantes : (i) Ingénierie
tissulaire du tendon humain ; (ii) Recherche d’un biosubstitut
du ligament croisé antérieur (LCA) du genou ; (iii) Thérapie
– laser de basse puissance et traitement des tendinites :
aspects biomécanique et moléculaires ; (iv) Réalisation d’un
biosubstitut du cartilage articulaire du genou.
L’orientation vers la bioingénierie tissulaire est maintenant
totalement affirmée. Les autres activités de biomécanique
demeureront des activités secondaires, quand elles ne seront
pas rattachées à la bioingénierie tissulaire voire cellulaire.
Ainsi les activités théoriques menées pour créer et maîtriser les outils de modélisations des milieux complexes seront
applicables au comportement des néotissus que nous obtiendrons par la bioingénierie. Le paragraphe suivant retrace ces
travaux.
3.1. Biomécanique
Pour tenter de modéliser la complexité du comportement
mécanique des tissus vivants il convient d’utiliser et de compléter la palette du mécanicien qui permet les incontournables changements d’échelle : à une extrémité on trouve la
cellule et à l’autre le néotissu nécessaire au chirurgien par
exemple. Nous avons déjà suivi deux pistes complémentaires :
(i) La construction de lois de comportement élasto-viscoplastique exprimées dans le cadre de la thermodynamique de
la relaxation [ACL:S28,S32], généralisant les relations
de Gibbs aux évolutions hors équilibre d’un système uniforme. L’approche offre une ouverture sur la recherche des
groupes de symétries continues (algèbre de Lie), et constitue dès lors un outil très utile à une exploitation rationnelle des données issues d’expériences thermomécaniques, (e.g. principe d’équivalence temps-température,
traitement des courbes maîtresses, en particulier dans le
cas des polymères [ACL:S12,S49,S53,S54,S65].
(ii) L’homogénéisation
des
milieux
périodiques
(sous ses variantes discrète et continue) ou non
[ACLN:S2,S3,S4,S5,S11], pour décrire des phénomènes
relevant du comportement des milieux du vivant ou liés
au vivant ou encore des biomatériaux. Les applications
usuelles qui en découlent concernent (a) les milieux
fibreux, (b) les matériaux cellulaires [ACL:S64], ainsi que
(c) les biomembranes [ACL:S67] - stables ou en situation
de croissance - à élasticité entropique comme (d) des
biomatériaux innovants qui permettent d’envisager des
avancées dans le domaine des prothèses par exemple.
3.1.1. DÉVELOPPEMENT ET MODÉLISATION D’ÉLÉMENTS
DE PROTHÈSE POUR LA MAIN
Un travail de thèse, financé par l’industrie, a porté sur le
développement et l’évaluation de deux implants prothétiques
de conception différente pour l’articulation interphalangienne
de la main mettant en œuvre des biomatériaux innovants sur
la base d’alliages AMF [ACLN:S14]. Concernant le premier
implant (une charnière semi-contrainte en NiTi), la recherche
a porté sur deux aspects principaux : l’optimisation de la géométrie et l’étude expérimentale du relargage du nickel par
l’implant lors de sollicitations répétées. Des tests de fatigue
réalisés sur une machine dédiée ont mis à jour des ruptures
précoces. La problématique cruciale du relargage de nickel
a été étudiée en raison des sollicitations dynamiques imposant de grands déplacements à la charnière. Concernant le
second implant (une prothèse de resurfaçage en alliage de
titane et alliage chrome-cobalt), le travail a porté sur l’optimisation du profil des tiges, de manière à favoriser le contact
primaire entre l’implant et le tissu osseux péri-implantaire.
Le profil obtenu permet de diminuer le niveau de déformation maximal induit dans les tissus osseux, laissant présager un comportement apte à satisfaire un ancrage secondaire de qualité et à minimiser le remodelage osseux (stress
shielding).
3.1.2. COMPORTEMENT MÉCANIQUE DE TISSUS BIOLOGIQUES : CAS DES ORGANES PELVIENS
La connaissance du comportement des tissus biologiques
mous est difficile, alors que les enjeux médicaux peuvent être
cruciaux. C’est ainsi que nous avons mené un travail de thèse
financé par la Ligue Régionale de Meurthe et Moselle contre
le cancer, en collaboration avec le Centre Alexis Vautrin à
Nancy. Le traitement par radiothérapie pose le problème
majeur du mouvement et de la déformation des organes
-ensemble vessie, rectum, prostate- pendant les nécessaires repositionnements des patients lors de l’irradiation. La
simulation de l’ensemble se heurte à de grandes difficultés,
notamment de par la méconnaissance du comportement des
divers tissus mous concernés et de la géométrie des organes.
C’est par divers recoupements d’informations, telles que des
mesures de pression intravésicale par cystométrie, des essais
mécaniques sur tissus porcins ou encore l’utilisation de techniques d’imagerie médicale (CT scans) pour générer la géométrie du modèle éléments finis, que nous avons pu obtenir
une prédiction satisfaisante de la mobilité des organes de
la région pelvienne [ACL:S42]. A terme, le travail a pour but
de s’insérer dans un logiciel de planification et de permettre
d’estimer les marges adéquates ainsi que les configurations
pelviennes pour suivre les mouvements de la prostate.
35
3.1.3. HOMOGÉNÉISATION DISCRÈTE ET COMPORTEMENT DE BIOMEMBRANES
Afin d’affiner les lois de comportement de tissus biologiques mous et d’y incorporer notamment la microstructure
fibreuse, une méthode d’homogénéisation discrète spécifique a été développée sous forme algorithmique, ayant
donné lieu à la réalisation d’un code de calcul, [ACLN:S11].
L’objectif est de construire le comportement équivalent d’un
milieu architecturé quasi périodique constitué d’un assemblage de barres ou de poutres à l’échelle microscopique ou
nanoscopique. Le code de calcul fournit le comportement
homogénéisé de milieux architecturés dans le domaine
élastique ou plastique, dont on extrait les propriétés effectives. Ces dernières sont des expressions analytiques de la
topologie du treillis au sein du VER et des propriétés mécaniques des micro-constituants (modules de rigidité des
entités de type poutres). L’aspect novateur de la méthode
dans le contexte international est la prise en compte des
nœuds internes, ainsi que la construction des propriétés
effectives pour un milieu de Cosserat ou à gradient d’ordre
supérieur lorsque les échelles ne sont pas séparables,
[ACLN:S8]. A titre d’exemple, les matériaux auxétiques manifestent leurs effets de longueurs internes à l’échelle mésoscopique par des coefficients de Poisson négatifs. Même si de
nombreuses études ont abordé ces matériaux, un outil de
modélisation et d’homogénéisation présentant un caractère
systématique faisait défaut jusqu’alors. Ces travaux se poursuivent par la comparaison de l’homogénéisation discrète
avec l’homogénéisation périodique en élasticité 3D (code
Freefem++).
L’application de ces concepts aux membranes biologiques à
élasticité clairement entropique est illustrée sur la figure suivante qui représente le réseau de peptidoglycanes constitutif
des parois de membrane de bactéries : il est décrit comme la
répétition de cellules hexagonales (Fig. S10).
Fig. S10 : Schématisation du réseau de peptidoglycanes constitutif des parois
de membranes de bactéries.
Sous l’effet des fluctuations thermiques, le treillis est susceptible d’adopter une configuration réentrante. Outre la
longueur de persistance qui caractérise la nature entropique
de l’élasticité, l’apparition d’un comportement de type micropolaire fait apparaitre une longueur interne de flexion, Les
perspectives relatives au comportement de biomembranes
s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration naissante avec
des chercheurs de l’Institute of Biophysics de Sofia (Bulgarie),
[ACL:S67].
3.1.4. CROISSANCE DE TISSUS BIOLOGIQUES
La croissance des tissus biologiques est un thème sousjacent à la bioingénierie tissulaire. L’aborder de manière
théorique sous l’angle des Sciences pour l’Ingénieur apporte
un éclairage complémentaire nécessaire à un traitement pluridisciplinaire imposé par la complexité du sujet. Les développements actuels visent à l’application des modèles de
croissance de surface au remodelage de tissus osseux. La
thermodynamique des processus irréversibles est le cadre
naturel incontournable d’écriture des couplages entre les
phénomènes de transport à la base de la croissance des tissus
biologiques et la mécanique proprement dite. Les situations
de croissance de volume (changement local de densité ou
de volume) et de croissance de surface ont été unifiées sous
l’égide de la mécanique configurationnelle [ACL:S63], qui est
un cadre adéquat pour décrire les évolutions de microstructure se produisant dans la configuration de référence des tissus biologiques. Les modèles dégagés ont donné lieu à des
simulations de phénomènes de croissance, tant volumique
que surfacique, cette dernière situation étant la plus nouvelle
à l’échelle internationale.
36
3.2. Bioingénierie tissulaire
(tendons, ligaments et
cartilage articulaires)
L’objectif de l’ingénierie tissulaire est de créer un néotissu.
La démarche est nécessairement multidisciplinaire (biologie cellulaire, médecine, mécanique, chimie). Les domaines
d’applications de l’ingénierie tissulaire concernent de nombreux tissus, et la thématique que nous développons touche
aux ligaments, aux tendons, au cartilage articulaire (genou)
et plus récemment à la peau. Notre démarche est illustrée
ci-après (Fig. S11).
Cellules
souches
Support de
culture ou
“scaffold”
Culture
in vitro
Culture
in vivo
Néo-tissu
Facteurs de
croissances
et nutriments
Fig. S11 : Illustration de la démarche multidisciplinaire nécessaire à la création
de néotissus.
Elle se caractérise par un partenariat entre biologistes
moléculaires, biochimistes de la matrice extracellulaire, chimistes des polymères et des polysaccharides, mécaniciens
et bien entendu, des cliniciens hospitaliers (rhumatologues,
orthopédistes) dont l’ambition est de doter la Lorraine d’un
pôle de recherche fondamentale en Biologie et Bioingénierie
(Biopôle).
Nos investigations sont abordées, tant sur le plan expérimental que de la modélisation, en partenariat avec 5 laboratoires
reconnus dans leurs domaines de compétences : LEMTA,
LPPIA UMR 7561, LRGP UPR 3349 CNRS, LCPM UMR 7568,
UTCT, École DE CHIRURGIE, et une PME (SD MEDICAL).
3.2.1. INGÉNIERIE TISSULAIRE DU TENDON HUMAIN
Nos recherches sur les tendons trouvent leur origine dans
une thématique initiée en 2007 par Xiong Wang. Elles sont
soutenues par l’ANR Blanche TeLiTer (nov. 2007- nov. 2011)
consacrée à la réparation des tendons.
Ce travail a fait l’objet de deux thèses qui traitaient
des points suivant : (i) effet de co-culture des cellules
souches mésenchymateuses avec des fibroblastes ligamentaires, (ii) effet d’un étirement cyclique sur les
CSMs, (iii) synthèse d’une vingtaine de copolyesters
[ACL:S78], (iv) développement et application d’une
matrice de support (scaffold) (iv-a) tricotée [ACL:S24], (ivb) scaffold electrospinné [ACL:S35,S36,S58], (v)
caractérisation
et
modélisation
du
comportement mécanique des tendons d’Achilles [ACL:S69] ;
(vi) modèle animal chez le lapin kangourou. Nous avons
également conçu et réalisé un nouveau bioréacteur pour la
construction tissulaire (stimuli de biosubstituts biocompatibles et biodégradables) constitué de 6 chambres de traction–torsion pouvant fonctionner simultanément. Ces chambres de cultures sont instrumentées : mesure de couple, de
force d’extension, de pH, de pO2, et apport de nutriments, etc.
Ce travail a été mené en collaboration étroite avec l’équipe
d’Annie Marc (DR CNRS) et d’Isabelle Chevalot (PR), du LRGP,
qui ont une expertise reconnue dans le domaine des bioréacteurs, et avec l’aide d’un post-doctorant de l’Université de
Wuhan, Chine.
3.2.2. RECHERCHE D’UN BIOSUBSTITUT DU LIGAMENT
CROISÉ ANTÉRIEUR (LCA) DU GENOU
L’orthopédie réparatrice est très demandeuse de nouveaux
biotissus. Dans le cadre de notre collaboration avec le
Biopôle, nous avons initié, par le biais d’une thèse dès 2009,
une recherche visant à concevoir et réaliser un nouveau biosubstitut pour le ligament croisé antérieur (LCA) du genou.
De façon ultime, il s’agit de contribuer au développement
de nouveaux moyens thérapeutiques pour la réparation de
lésions touchant l’articulation du genou. Les résultats attendus et la méthodologie établie et éprouvée pourront être
étendus à d’autres ligaments. Les principaux aspects suivants conditionnent le cahier des charges du nouveau biosubstitut : fonctions cinématiques et mécaniques (transmission des mouvements, 6 degrés de liberté), biocompatibilité
des matériaux constitutifs et biodégradabilité du néotissu
synthétisé. La solution retenue, pour ce biosubstitut est une
structure de tresses imbriquées de fils de PLCL biodégradable et biocompatible ; nous avons d’ailleurs construit une
machine spécialement dédiée à la fabrication de ces tresses.
Le comportement mécanique du biosubstitut est modélisé en
collaboration avec Damien Durville (CR CNRS, École Centrale
de Paris), spécialiste de la mécanique des milieux enchevêtrés (Fig. S12).
L’expérience acquise ces dernières années, nous a
permis de déposer une proposition de projet ANR
TECSAN (2011, acronyme : Im-SaLig) sur les ligaments du genou, avec les laboratoires suivants : LPPIA,
LRGP, LCPM, UTCT, École de Chirurgie, et une PME
(SD Médical).
Fig. S12 : Scaffold tressé - (a) Scaffold de fils de PLCL tressés (couches de 16
fils) ; (b) Scaffold virtuel multistructuré ; (c) Prévision de la taille des pores dans
un scaffold virtuel.
37
3.2.3. THÉRAPIE-LASER DE BASSE PUISSANCE ET TRAITEMENT DES TENDINITES : ASPECTS BIOMÉCANIQUES ET
MOLÉCULAIRES
Compte tenu des grandes répercussions des tendinites sur
la population à l’échelle mondiale, et de la faible efficacité
des thérapies opérationnelles actuelles, le développement
de nouvelles alternatives thérapeutiques représente un
challenge de premier ordre pour les Systèmes de Santé, et
spécialement dans le contexte des pays en voie de développement. Les tendinites représentent en effet des maladies
extrêmement communes, associées à une grande variété de
traitements et de thérapies. Parmi celles-ci, la thérapie-laser
apparaît comme une alternative prometteuse.
Actuellement, ce sont les lasers de longueur d’onde correspondant à l’infrarouge qui sont les plus utilisés, en particulier dans le cas des maladies articulaires inflammatoires.
Plusieurs travaux ont montré un effet anti-inflammatoire
significatif du laser de basse puissance sur le traitement de
certains tissus, comme les tendons. Le laser peut également
réduire l’expression de certaines collagénases (MMPs) et par
voie de conséquence, réduire la dégénération du tissu. Il
favoriserait ainsi le réarrangement des fibres de collagène en
conduisant à une amélioration des propriétés biomécaniques
du tendon, enregistrées lors du processus de réparation.
Nous contribuons donc à l’analyse des caractéristiques de la
structure des fibres de collagène, en parallèle avec l’évolution
des propriétés mécaniques du tendon, lors du phénomène
de lésion, et après le traitement par laser. Ce travail devrait
conduire à l’établissement des premières bases scientifiques
permettant le développement d’un protocole expérimental
efficace. Il est mené en collaboration avec Rodrigo Labat
(post-doctorant biologiste de l’Université de Sao-Paulo,
Brésil) et Jacques Magdalou (DR CNRS, Directeur du LPPIA).
3.2.4. RÉALISATION D’UN BIOSUBSTITUT DU CARTILAGE
ARTICULAIRE DU GENOU
Le cartilage articulaire (structure avasculaire) est vulnérable
aux traumatismes et aux maladies causant des lésions tissulaires irréversibles. Cette thématique fait l’objet d’une
coopération soutenue avec le LPPIA. La désorganisation
du réseau de collagènes et de protéoglycanes modifie les
capacités de résistance aux contraintes mécaniques auxquelles les chondrocytes sont soumis. Lorsque le cartilage
est lésé, sa capacité de réparation est faible et la plupart
du temps les lésions sont irréversibles. A l’heure actuelle,
de nombreuses recherches sont menées pour développer de
nouveaux traitements des lésions ostéochondrales. Les plus
innovantes font appel à l’ingénierie tissulaire, qui consiste à
ensemencer un biomatériau avec des chondrocytes ou des
cellules progénitrices, pour préparer in vitro une matrice cartilagineuse réimplantable. Selon ce concept, le biomatériau
doit avoir la capacité de s’intégrer parfaitement au cartilage
situé en périphérie du site lésionnel. Il sert ainsi de tuteur à la
synthèse du tissu de réparation.
Nous abordons les points suivants : mise au point d’essais
mécaniques spéciaux (milieux mous), effets du mode
d’élaboration (spray, moulage), élaboration d’un hydrogel
multicouche, lien aspects mécanique - activité cellulaire,
[ACL:S77].
38
GROUPE DE RECHERCHE
/ MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS,
MULTIPHASIQUES /
Le Groupe de Recherche rassemble l’essentiel des acteurs
liés à l’expérimentation, la modélisation et la simulation
numérique des milieux fluides en écoulement. En particulier,
on peut retrouver la problématique induite par la présence
d’échelles multiples, leur couplage et éventuellement la présence de non-linéarités.
Les problèmes liés à la structuration des milieux fluides complexes, à l’hydrodynamique et aux transferts dans les écoulements multiphasiques (suspensions, fluides à structure,
particules solides, gouttes ou bulles), ainsi que les questions
liées à la transition vers la turbulence, dans les fluides complexes en particulier, sont en bonne place dans les préoccupations du Groupe.
L’expérimentation s’appuie sur des compétences importantes
dans le domaine de la métrologie, classique (vélocimétrie
laser, PIV, granulométrie) ou moins standard et faisant l’objet
de développements innovants (fluorescence induite par laser
couplée à la granulométrie par exemple).
A l’intersection des champs thématiques liés à l’hydrodynamique et aux transferts thermiques (radiatifs en particulier),
la thématique liée à la modélisation des feux de forêt a pris
une importance particulière, notamment avec la mise en
œuvre de dispositifs instrumentaux importants et le développement d’une plate-forme d’essais à l’extérieur de Nancy,
dont l’achèvement est prévu fin 2011/début 2012.
Enfin, notons que l’Unité Mixte d’Acoustique Appliquée avec
l’INRS (Institut National de Recherche sur la Sécurité) a été
rattachée au LEMTA, avec notamment la présence de deux
enseignants-chercheurs de la Faculté de Pharmacie.
Le Groupe est structuré en six thématiques :
1. Ecoulements multiphasiques.
2. Transferts de chaleur et de masse dans les sprays.
3. Hydrodynamique fondamentale : Instabilités et transition
vers la turbulence – Magnéto-hydrodynamique appliquée
au contrôle d’écoulement – Chaos lagrangien.
4. Rhéologie et dynamique des fluides complexes.
5. Feux de forêts.
6. Acoustique (l’activité de recherche est basée à l’INRS).
Chercheurs
CNRS
EnseignantsChercheurs
DR
CR
PR
MCF
ITA ou BIATOS
Autres
chercheurs
2
2
10 + 1*
18
(dont 5 HDR)
0.5
0
* PR émérite
Programmes
ANR
Taux de publication
Nombre
ARICL
Brut
en ETPT
Nombre
Volume
financier
Volume financier**
contrats industriels
107
0,86
1,52
5
326 500 €
591 100 €
** Montants cumulés 2007-2010 en € HT
40
GROUPE DE RECHERCHE “MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS, MULTIPHASIQUES”
1. ÉCOULEMENTS
MULTIPHASIQUES
Les milieux multiphasiques en écoulements sont abordés à
diverses échelles et divers degrés de complexité. Concernant
l’hydrodynamique d’inclusions élémentaires, la dynamique
d’une bulle de Taylor en repère oscillant a été entreprise. A
une échelle supérieure, la modélisation numérique de l’interaction entre un champ turbulent et des particules a été
poursuivie, ceci dans le but d’étudier leur dispersion, déposition et agglomération.
et fluctuantes en fonction de a et du nombre de Bond Bo. Par
ailleurs, les effets d’instationnarité ont été clairement établis
en adaptant les définitions du nombre de Froude et Bond à
notre situation instationnaire. De même, l’examen de la courbure au voisinage du nez de la bulle de Taylor a permis de
déterminer l’accélération relative critique ac ≅ 0 (1) au-delà
de laquelle l’interaction fluide interface devient importante
et de proposer un mécanisme physique simple permettant
d’interpréter les évolutions des vitesses moyennes avec l’accélération relative [ACL:F65].
1.1. Hydrodynamique
d’inclusions élémentaires
L’ensemble des activités de recherche portant sur l’hydrodynamique fondamentale en écoulement diphasique vise à sa
meilleure compréhension dans le but d’élaborer des modèles
de prédiction. En effet, la compréhension des phénomènes
d’interactions hydrodynamiques entre phases et au sein
d’une même phase pour l’élaboration de modèles fiables est
encore d’actualité. Ainsi, le cas des écoulements instationnaires fait encore l’objet de questions ouvertes concernant
la modification des actions hydrodynamiques exercées sur
une inclusion fluide ou solide par rapport aux modèles stationnaires. L’approche retenue est le couplage expérimental
(reconstruction de trajectoire) et (semi-)analytique (prédiction par résolution de l’équation de la trajectoire). Les études
menées jusqu’à présent ont porté sur le comportement d’inclusions en repère non galiléen (repère tournant ou oscillant
verticalement). C’est dans ce cadre qu’a été menée une étude
sur la dynamique d’une bulle de Taylor en repère oscillant. Ce
sujet a permis d’étendre de précédentes études (inclusions
sphériques indéformables, faibles nombres de Reynolds)
aux cas des inclusions non sphériques et à grands nombres
de Reynolds. De nombreuses investigations expérimentales,
numériques et théoriques, ont été entreprises au cours des
vingt dernières années sur la bulle de Taylor en régime stationnaire et l’on maîtrise assez bien la vitesse d’ascension
ainsi que la forme de l’interface. Or, dans presque toutes
les situations, l’écoulement est instationnaire et l’on ne dispose pas actuellement de modèle de calcul complet, ni de
données expérimentales permettant de traiter ce genre de
situations. C’est pourquoi, nous avons entrepris une étude
expérimentale fine permettant de dégager les mécanismes
physiques. Pour cela, nous avons mis au point un dispositif
expérimental permettant d’étudier une bulle de Taylor dans
un repère oscillant dont l’amplitude (b) et la fréquence (ω)
peuvent être contrôlées. Les trajectoires de la bulle de Taylor
et sa forme ont été obtenues à l’aide d’une caméra CMOS
(≅ 500i/s) (Fig. F1). Les vitesses moyennes fluctuantes, ainsi
que le déphasage, ont été déterminés en utilisant les techniques classiques de traitement d’images et d’estimation de
paramètres. Les effets de la tension superficielle (nombre
de Bond) ont été également examinés en utilisant différents
fluides et différents diamètres de tubes. Les résultats obtenus
nous ont permis de mettre en défaut le modèle de Clanet et al.
récemment proposé (J. Fluid Mech. (2004)), et de proposer
des corrélations basées sur une analyse dimensionnelle pertinente pouvant prédire les évolutions des vitesses moyennes
Fig. F1 : Dynamique d’une bulle de Taylor en repère oscillant vertical observée
par caméra rapide fixe.
1.2. Dispersion turbulente,
déposition, agglomération :
Interactions turbulenceparticules et modélisation
stochastique
1.2.1. ASPECTS THÉORIQUES ET PROBLÈMES ABORDÉS
● Dispersion turbulente de particules : modèles et simulation numérique directe.
L’extension des modèles de dispersion, dont le but est de
modéliser les fluctuations de vitesse du fluide “vu” par les
inclusions dans un écoulement turbulent prédit par méthode
RANS aux écoulements confinés, fait l’objet d’une double
approche, associant la modélisation stochastique basée sur
une équation de type Langevin généralisée et des calculs
numériques par simulation numérique directe de la turbulence (DNS) couplée à un suivi lagrangien des particules.
L’outil DNS, ainsi mis au service du développement des processus stochastiques lagrangiens afin d’améliorer la modélisation de la dispersion de particules inertielles en écoulement turbulent anisotrope et non homogène, nous a permis
d’étudier l’influence de l’inertie et du croisement de trajectoires sur les caractéristiques de la phase dispersée ainsi que
sur celles du fluide “vu” dans le cas d’un écoulement en canal
2D [ACL:F26,F51]. Le rôle de la forme des particules a été
abordé et son étude est en cours dans le cas de déviation
significative de la forme sphérique, dans un premier temps
pour des particules en forme de disque dans une turbulence
reproduite par simulation cinématique. L’élaboration d’un
modèle stochastique de dispersion de paires de particules
inertielles, permettant de prédire les effets dits de concentration préférentielle a également fait l’objet de développements [ACL:F71] en collaboration avec l’Institut Elie Cartan,
41
Nancy), ainsi qu’un modèle de marche aléatoire sans recouvrement pour représenter l’intermittence spatiale de la turbulence, phénomène susceptible de jouer un rôle non négligeable sur le comportement des particules [ACL:F103].
● Interactions avec la paroi : déposition de micro- et
nanoparticules.
Après avoir accordé une attention particulière à la modélisation des collisions particule-paroi, nos travaux nous ont
conduits à étudier plus particulièrement la modélisation stochastique de la déposition. Une des approches développées
a consisté à utiliser, en proche paroi, un modèle stochastique
en deux étapes comportant, outre le processus de diffusion,
un processus de saut destiné à rendre compte du rôle des
évènements “sweeps” et “ejections” dans la couche limite
[ACL:F33,F34]. Par ailleurs, nous avons mis en évidence
l’amélioration apportée à la prédiction de la déposition turbulente par un modèle de Langevin 3D anisotrope, associé
à un modèle aux tensions de Reynolds avec conditions à la
paroi de type “bas Reynolds”. Les simulations effectuées prenaient également en compte la diffusion brownienne, prépondérante s’agissant de nanoparticules [ACL:F96].
● Agglomération.
Nos travaux dans ce domaine visent principalement à étudier,
sur la base de modèles physiques des interactions directes
entre particules, la formation possible d’agglomérats. La
première approche envisageable, reposant sur la connaissance des taux moyens d’agglomération et de désagrégation,
consiste à résoudre une équation de bilan de population afin
de connaître la distribution granulométrique des particules
à chaque instant. La seconde, plus directe et basée sur un
suivi lagrangien, vise à simuler le plus fidèlement possible
le mouvement des particules et la géométrie des agrégats.
Dans ce contexte, une étape essentielle consiste à prédire le
contact ou la collision entre deux particules puis de traiter
l’agglomération. Le cas le plus difficile est celui de très petites
particules soumises à l’agitation brownienne : nous avons
montré qu’en ayant recours à la modélisation probabiliste,
il est possible de prédire le contact entre de telles particules
tout en conservant un pas de temps supérieur à leur temps de
relaxation [ACL:F120], condition sine qua non pour envisager
le traitement du problème par voie lagrangienne.
1.2.2. COLLABORATIONS INTERNATIONALES
Autour de ces différents thèmes, des collaborations internationales ont été établies. L’étude menée avec L.I. Zaichik
(Nuclear Safety Institute, Moscou), portant sur la confrontation entre prédictions issues de modèles du comportement
de particules solides dans un écoulement turbulent de type
canal et résultats numériques obtenus par DNS, a donné lieu
à une publication dans Int. J. Multiphase Flow [ACL:F26].
Les travaux entrepris avec J. Pozorski (Institute of Fluid Flow
Machinery, Gdansk), concernant la modélisation stochastique du fluide par deux approches différentes mais complémentaires, ont conduit à une publication dans Phys. Fluids
[ACL:F107]. Enfin, il faut mentionner une coopération entre le
LEMTA et des laboratoires des Universités de Tempe (Arizona,
USA), d’Udine (Italie), d’Eindhoven et de Delft (Pays-Bas),
relative à la comparaison de résultats issus de la simulation
numérique directe d’un écoulement gaz-solide à partir de
différents codes de calcul. Les résultats ont permis de créer
une base de données des caractéristiques dynamiques de la
phase dispersée dans un écoulement de canal et ont donné
lieu à un article dans Int. J. Multiphase Flow [ACL:F38].
42
1.2.3. APPLICATIONS ET COLLABORATIONS INDUSTRIELLES
● ArcelorMittal Research : Comportement des inclusions
dans les réacteurs métallurgiques
Dans le cadre de notre collaboration avec ArcelorMittal
(encadrement d’une thèse notamment) et dans le cadre
du projet CIREM (Comportement des Inclusions dans les
REacteurs Métallurgiques) financé par l’ANR et coordonné
par l’Institut Jean Lamour à Nancy, nous avons été amenés
à développer un modèle de précipitation et d’agrégation
d’oxydes non métalliques dans les réacteurs métallurgiques.
L’évacuation de ces amas, futurs défauts extrêmement pénalisants s’ils restent dans le produit final, est un enjeu majeur
pour le développement durable et l’industrie sidérurgique
qui utilise de plus en plus de matériaux recyclés. Notre travail a consisté à développer un outil original de résolution de
l’équation de bilan de la population d’inclusion (basé sur la
méthode dite multi-QMOM) et à l’interfacer avec un logiciel
de simulation numérique du brassage dans la poche et à un
logiciel de calcul thermodynamique qui prédit la précipitation et la croissance des agrégats. La difficulté essentielle de
l’étude reposait dans le développement d’un outil suffisamment générique pour s’adapter à la grande variabilité de la
composition des nuances d’acier produites par l’industrie
actuellement (nuances qui ne datent que de moins de cinq
ans). Ce travail a donné lieu à 3 articles dans des revues
internationales référencées ISI [ACL:F82,F83,F114].
● EDF
Par leurs applications potentielles concernant la déposition,
le réentraînement, l’agglomération et le colmatage au sein
d’un écoulement turbulent, nos travaux sont à la base des
relations établies avec le département R&D d’EDF (Chatou).
Les études menées sont relatives au fonctionnement des
réacteurs à eau pressurisée, plus particulièrement aux
dépôts de produits de corrosion (oxydes métalliques) observés sur les crayons combustibles et sur les parois des tubes
évaporateurs des générateurs de vapeur. Ces dépôts, qui ont
une influence sur les écoulements, les transferts thermiques
et sont le siège de phénomènes chimiques, sont susceptibles
de conduire à une diminution des performances hydrauliques et thermiques des composants. La compréhension et
la modélisation de la formation de ces dépôts et d’agglomérats pouvant conduire au colmatage constituent donc un
enjeu important. Dans ce contexte, notre collaboration avec
EDF s’est concrétisée par un post-doctorat, une thèse soutenue (2008), 3 thèses initiées dans la période 2007-2010,
et a donné lieu à 3 articles dans des revues internationales à
comité de lecture [ACL:F33,F34,F120].
● INRS (Institut National de Recherche et de Sécurité)
Par le biais d’un post-doctorat et de 3 thèses initiées dans
la période 2007-2010, notre collaboration avec l’INRS a
porté, d’une part, sur la caractérisation de la dispersion de
particules polluantes émises lors d’opérations d’usinage
[ACL:F52], d’autre part, sur la prédiction de l’évolution, en
écoulement turbulent, d’une population de nanoparticules
soumises simultanément aux phénomènes d’agglomération
et de déposition (Fig. F2). En ce qui concerne la déposition,
nos études (mentionnées plus haut) sur la modélisation stochastique par processus de type Langevin anisotrope ont été
implémentées dans le code Fluent. Les prédictions produites
dans une large gamme de diamètres et les améliorations
constatées par comparaison aux nombreuses données disponibles dans la littérature ont été commentées et discutées
[ACL:F96] (Fig. F3). Grâce à un modèle probabiliste de collisions entre particules, développé antérieurement dans notre
équipe, une étude de l’agglomération des particules et de ses
effets sur l’évolution de leur distribution granulométrique a
pu être initiée. Les premiers résultats ont mis en évidence certaines faiblesses dans l’algorithme utilisé, liées à l’utilisation
d’une approche lagrangienne d’une part, mais aussi aux problèmes posés par son implémentation dans le code Fluent.
L’orientation du programme de recherche vers une thèse
(débutée en 2010) a pour but d’explorer d’autres voies pour
la prédiction numérique des phénomènes d’agglomération/
coagulation en écoulement. L’objectif est de disposer à terme
d’un modèle numérique permettant de prédire l’évolution des
aérosols de nanoparticules dans les atmosphères de travail.
Fig. F2 : Champ de vitesse de l’air engendré par la rotation du cylindre et l’éjection des particules “lourdes” (avec léger débit de renouvellement de l’air).
Simulation numérique RANS destinée à optimiser le positionnement des capteurs pour l’étude du champ de concentration des particules micrométriques.
Fig. F3 : Vitesse de déposition en fonction du temps de relaxation (en unités
de paroi) dans un écoulement turbulent en canal plan horizontal : prédictions
numériques avec modèle de Langevin anisotrope et avec modèle d’interaction
tourbillon-particule (EIM), comparées à différents travaux antérieurs.
2. TRANSFERTS DE
CHALEUR ET DE MASSE
DANS LES SPRAYS
Les recherches visent à caractériser les transferts de chaleur
et de masse dans des écoulements comportant une phase
liquide dispersée sous forme de gouttelettes individuelles
ou en interaction comme dans un spray. Les études considèrent les transferts intervenant entre des gouttes et une phase
gazeuse ou entre des gouttes et une paroi portée à haute
température. Des modèles sont développés afin de prendre en
compte divers degrés de complexité de l’échelle de la goutte
individuelle à celle d’un spray complexe. Notre démarche,
essentiellement expérimentale, repose sur le développement
de techniques de mesure non-intrusives aptes à caractériser
finement les transferts de chaleur et de masse entre phases.
Enfin, les études concernant les interactions entre un rayonnement infrarouge et un brouillard d’eau, appliquées à la
protection contre les incendies seront présentées.
2.1. Évaporation à
haute température de
gouttes de combustible
multicomposants
Dans un moteur à combustion interne, le combustible est
pulvérisé sous la forme de fines gouttelettes qui s’échauffent
et s’évaporent. La modélisation des transferts de chaleur et
de matière constitue l’un des verrous scientifiques importants
afin d’optimiser la combustion des carburants. Ces travaux
se sont inscrits dans le programme ASTRA (Action Spécifique
TRansdisciplinaire Aérospatiale) coordonné par le LEMTA,
fédérant le CNRS et l’ONERA sur les “ Méthodes d’analyses
expérimentales et de simulations des brouillards multi-composants”, regroupant une vingtaine de chercheurs entre
2005 et 2010.
Dans les zones denses du spray, du fait de la proximité des
gouttes, les effets de sillage modifient la traînée des gouttes
mais également les transferts de chaleur et de matière avec
la phase gazeuse. Ces phénomènes ont été quantifiés à l’aide
de mesures optiques dans le cas de gouttes injectées sur la
forme de lignes monodisperses. La fluorescence induite par
laser à deux couleurs (2cLIF), développée au LEMTA, permet de mesurer la température des gouttes. Parallèlement,
le diamètre des gouttes est déterminé par interférométrie en
diffusion avant et leur vitesse par vélocimétrie laser Doppler.
Connaissant l’échauffement des gouttes et la chaleur liée au
changement d’état, un bilan énergétique permet de caractériser l’échange convectif de chaleur et de matière entre la
goutte et son environnement. Les résultats indiquent que
pour un même écartement des gouttes, ces échanges sont
réduits dans des proportions qui diffèrent selon la volatilité
du produit (Fig. F4). Pour des espèces volatiles, la vapeur
est transportée loin de la surface de la goutte en raison de
la vitesse radiale élevée de l’écoulement de vapeur. Une correction des nombres de Nusselt et de Sherwood caractéristiques des transferts de chaleur et de matière a été proposée
pour tenir compte de cet effet [ACL:F85]. Des techniques de
mesures aptes à appréhender le cas des gouttes multicomposants ont également été développées [ACL:F31,F16].
La qualité des prédictions des modèles d’évaporation dépend
fortement de la prise en compte de l’échauffement des
gouttes. Lorsqu’une goutte est en mouvement, des phénomènes de recirculation apparaissent à l’intérieur de celle-ci
en raison du frottement visqueux. Cet écoulement accélère
l’échauffement, mais il existe très peu de données relatives à
la force de frottement en régime d’interaction aérodynamique
et de forte évaporation. Afin d’étudier ces phénomènes, les
dimensions du volume de mesure de la 2cLIF ont été réduites
à quelques dizaines de microns. Une modélisation du champ
de fluorescence induit par les faisceaux laser permet de
reconstituer la distribution de température à l’intérieur de
la goutte. Ces cartes expérimentales ont été comparées au
modèle théorique du tourbillon de Hill pour différents combustibles, ce qui a permis d’estimer la contrainte visqueuse
s’exerçant à la surface de la goutte et de quantifier sa diminution du fait des interactions aérodynamiques [ACL:F111]. Des
simulations de type DNS entreprises en collaboration avec le
Center for Smart Interface à Darmstadt (Allemagne, Equipe
du Prof. C. Tropea) ont montré que la force thermo-capillaire
induite par l’effet Marangoni contribue au ralentissement
43
des mouvements de circulation à l’intérieur des gouttes
[ACL:F110] (Fig. F5).
µm) dans un écoulement présentant une turbulence homogène et isotrope (taux de turbulence de l’ordre de 30 %,
vitesse convective de 2m/s et température de l’air de 560 K) a
été conçue en coopération avec l’IMFT (Toulouse) et l’ONERA/
DMPH (Palaiseau), (Fig. F6).
Fig. F4 : Réduction des nombres de Nusselt et de Sherwood par rapport à une
goutte isolée. τ est un temps adimentionnel caractéristique de l’arrangement
géométrique et de la vitesse de migration de la vapeur dans la couche limite.
Fig. F6 : Dispositif expérimental : injection d’un spray de carburant dans un
écoulement turbulent chauffé.
Fig. F5 : Champ de température (a : expérience, b : simulation avec prise en
compte l’effet Marangoni, c : simulation sans prise en compte de l’effet de
Marangoni). Gouttes d’éthanol (D=179 μm) injectées dans une flamme de diffusion laminaire.
Le développement de modèles réduits peu coûteux en temps
de calcul est également au centre de nos préoccupations.
Des travaux en collaboration avec le Prof. S. Sazhin (Sir
Harry Ricardo Laboratories, Brighton, UK) ont été entrepris
depuis 2007. Nos approches sont basées sur des solutions
quasi-stationnaires et unidimensionnelles des équations
du transport dont le Prof. S. Sazhin a proposé des solutions
analytiques. Dans le cas de l’évaporation de gouttes multicomposants, le traitement de la phase gazeuse a été considérablement simplifié en assimilant le mélange de vapeurs
à une espèce à part entière dotée d’une diffusivité moléculaire spécifique [ACL:F106]. Une approche de type “twoway coupling” a également été introduite pour améliorer la
prise en comptes des interactions entre les phases liquides et
gazeuses [ACL:F129].
2.2. Échauffement d’un spray
en écoulement turbulent
Fig. F7 : Evolution de la température des gouttelettes (retranchée de la température d’injection Tinj) (n-décane pur et 3-pentanone) sur l’axe central de
l’écoulement.
L’exemple étudié concerne un mélange de n-décane et de
3-pentanone dont la fluorescence dans l’UV peut être mise
à profit pour caractériser sa concentration en phase vapeur
(Fig. F7). L’effet d’un ajout de 3-pentanone, plus volatil, est
clairement visible sur la Fig. F8. De plus, la technique de
fluorescence induite par laser à deux couleurs (2cPLIF) a
été couplée avec la granulométrie phase Doppler (PDPA) en
superposant les volumes de mesure des deux techniques et
en synchronisant leurs acquisitions [ACL:F86]. Ainsi, il a été
possible d’obtenir la température des gouttelettes par classe
de taille. Ces résultats sont présentés en fonction du nombre
de Stokes des gouttes, pour différentes positions axiales (Fig.
F9). Les gouttes ayant un nombre de Stokes plus petit que 1
s’échauffent davantage car elles suivent les structures de la
turbulence.
L’échauffement et la dispersion d’un spray en écoulement
turbulent fait souvent l’objet de descriptions de type EulerLagrange dans les simulations. Afin de tester différentes
approches se rattachant à ce type de description (one-way/
two-way coupling), une expérience consistant en l’injection
d’un spray de combustible (gamme de taille de 35 µm à 150
44
Fig. F8 : Image LIF du champ de concentration de 3-pentanone en phase
gazeuse.
Fig. F10 : Evolution de la température moyenne des gouttelettes (température
d’injection : 51°C), sur l’axe du spray .
Fig. F9 : Evolution de la température des gouttes en fonction du nombre de
Stokes pour 3 positions axiales.
2.3. Mesure de la
température des gouttes
dans un spray fortement
polydispersé
L’utilisation de la 2cLIF pour mesurer la température des
gouttes dans les sprays denses (typiquement 50 000 particules/cm3) et fortement polydispersés en taille n’est pas
directe. Elle se heurte notamment à un effet lié à la taille des
gouttes conduisant à une distorsion du spectre de fluorescence [ACL:F94]. De plus, la forte diffusion de la lumière laser
incidente augmente avec la densité du spray et crée un signal
de fluorescence parasite d’autant plus perturbateur que la
profondeur de champ des optiques de détection est grande.
Ce problème peut être résolu à l’aide d’un microscope à longue distance pour la détection. L’utilisation d’une troisième
bande spectrale de détection (3cLIF) permet alors de corriger l’effet lié à la taille des gouttes.
Fig. F11 : Evolution de la température des gouttes en fonction de leur diamètre
à 4 hauteurs différentes le long de l’axe du spray.
Une démonstration de la méthode a été réalisée sur un spray
d’eau surchauffé. La Fig. F10 présente l’évolution de la température moyenne des gouttes sur l’axe du spray et la Fig. F11
la température par classe de taille pour différentes positions
axiales après couplage de la technique 3cLIF et de la granulométrie phase Doppler. Il peut être aisément constaté que
les gouttes de faible taille se refroidissent plus rapidement
que les grosses. Par ailleurs, dans le cadre du programme
PREDIT EMPHASE (2007-2009), en coopération avec PSA et
Renault, ce type de mesure a été réalisé pour déterminer la
température du liquide dans un spray Diesel haute pression
[ACL:F24].
2.4. Interactions gouttes/
parois à haute température
2.4.1. Refroidissement par jet d’eau
Dans le secteur sidérurgique, les jets d’eau sont très souvent utilisés pour refroidir les aciers alliés en provoquant
de manière contrôlée les transitions de phase. Les études
menées au LEMTA ont essentiellement un caractère expérimental et visent à déterminer les flux de refroidissement
dans des conditions proches de la réalité industrielle (surface en mouvement et température de paroi au delà du point
de Leidenfrost). En particulier, nous avons démontré que le
45
mouvement de translation de la surface modifie radicalement
les transferts par ébullition [ACL:F59]. Il s’agit de mieux comprendre pourquoi le régime d’ébullition de transition, caractérisé par des flux très importants dans la zone d’impact (i.e.
“plateau de flux”), voit son importance diminuer à mesure
que la vitesse de translation de la surface augmente. Ceci est
clairement dû à un phénomène de remouillage et il est donc
nécessaire de comprendre comment se passe la transition du
régime d’ébullition en film au régime de transition (point de
Leidenfrost). Ces travaux s’inscrivent dans le cadre d’un “long
term partnership” avec ArcelorMittal Research et d’une coopération avec VALLOUREC et l’Institut Jean Lamour (Nancy)
pour les questions d’ordre métallurgique.
2.4.2. Refroidissement par sprays
Le refroidissement par sprays est une technique efficace
dont l’usage se heurte à un manque de modèles prédictifs.
L’objectif de nos travaux est de développer des modèles de
transfert de chaleur lors de l’impact d’un spray sur une paroi
chaude. Ces modèles s’appuient sur des expériences fondamentales allant de l’échelle d’une goutte individuelle à celle
du spray industriel (projet ANR blanc IDHEAS “Interaction of
Droplets with HEAted Surfaces” coordonné par le LEMTA en
partenariat avec l’IMFT, l’ONERA et ArcelorMittal Research).
Ces expériences doivent permettre de quantifier les différents flux de chaleur mis en jeu lors de l’impact d’une goutte
à savoir : le flux de chaleur à la paroi, la chaleur sensible
emportée par le liquide après impact, la chaleur prélevée par
l’évaporation. L’estimation de ces flux est rendue possible par
le couplage de techniques de mesure complémentaires relatives à la phase liquide et à la paroi. Un chauffage par induction électromagnétique de la paroi, a été choisi de façon à
laisser libre la face opposée aux impacts pour en mesurer le
champ de température par thermographie infrarouge (Fig.
F12). Le flux de chaleur extrait au niveau de la face avant
est ensuite estimé par une méthode de conduction inverse
[ACL:F91]. Lorsque la température de paroi est supérieure
à la température de Leidenfrost, un film de vapeur se forme
quasi-instantanément entre le liquide et la paroi solide.
L’estimation du flux de chaleur extrait doit être réalisée pour
des trains de gouttes injectées à haute fréquence (plusieurs
dizaines de kHz) afin d’observer un signal sortant du bruit de
mesure (Fig. F13).
Vn : Vitesse normale d’impact
EDC : Energie extraite sur la surface par goutte
Fig. F13 : Energie extraite en fonction de la température de paroi.
De plus, la fluorescence induite par plan laser à deux couleurs (2cPLIF) a été développée afin de visualiser la distribution de la température de la phase liquide (Fig. F14). Un
laser continu est utilisé pour exciter la fluorescence tandis
que deux caméras à multiplication d’électrons détectent le
signal de fluorescence sur des bandes spectrales appropriées
en vue de calculer le rapport de fluorescence qui permet de
déterminer le champ de température.
Fig. F14 : Champ de température moyen (a : image obtenue par ombroscopie,
b : mesure par technique 2cPLIF)
Les gouttes sont également visualisées par ombroscopie.
Pour ne conserver que les gouttes qui se situent dans la profondeur de champ, un filtrage des images est réalisé en se
basant sur la valeur du gradient d’intensité sur le bord des
gouttes. Il est alors possible de reconstruire le contour de
gouttes avec précision et d’en déduire leur distribution granulométrique. De plus, une caméra rapide (105images/s)
permet de caractériser les vitesses des gouttes et de déterminer des corrélations taille-vitesse pour les gouttes secondaires, dans les régimes d’éclatement notamment (Fig. F15).
Fig. F12 : Schéma du dispositif expérimental.
46
Fig. F15 : Distribution du diamètre moyen (a : image d’ombroscopie, b : diamètre mesuré).
multispectrale) et dans le visible (opacimètres dédiés mis au
point par l’équipe).
Ces moyens complémentaires ont permis d’étudier pleinement les interactions rayonnement – sprays. Nos travaux
en cours visent désormais à étendre notre compréhension
aux interactions directes feu / fumées / brouillard d’eau.
La demande est forte par ailleurs, d’une utilisation de nos
moyens de caractérisation dans le domaine du visible pour
des raisons de sécurité et de perte de visibilité rencontrées
suite à l’aspersion. Ces travaux sont à l’origine de contrats
de collaboration avec le CNPP et le CSTB et de 3 thèses
(dont deux en cours). Ils suscitent également des échanges
au travers du GDR Feux, dans le cadre d’un groupe de travail sur l’aspersion en tunnel piloté par la DSC (Direction de
la Sécurité Civile) et de façon indirecte, ils sont à l’origine de
contrats de collaboration sur les sprays avec le CEMAGREF et
l’IRSN (deux thèses en cours).
La comparaison du flux extrait en paroi et de la chaleur sensible gagnée lors de l’impact a mis en évidence que ces deux
flux sont généralement du même ordre de grandeur dans les
conditions de nos expériences. Par ailleurs, une modélisation numérique fondée sur une approche Euler-Lagrange est
développée par l’équipe “diphasique” du LEMTA.
2.5. Interaction
sprays-rayonnement
[ACL:E7,E8,F29,F84,E96]
A l’intersection des activités de ses équipes “Transfert radiatif” et “Feux de forêts”, le LEMTA mène des travaux sur le
thème des “Feux”, des “Rideaux d’eau” et des “Brouillards
d’eau”. Ces recherches sont entreprises principalement dans
le cadre de l’application incendie, compte tenu du potentiel
d’atténuation du rayonnement thermique des brouillards
d’eau d’une part (systèmes de protection), et de leur action
prometteuse en lutte contre les incendies de façon plus générale (systèmes d’extinction). Les objectifs initiaux étaient de
comprendre et simuler le comportement de rideaux d’eau
soumis à une forte source radiative (rayonnement issu d’un
incendie ou d’une paroi haute température) en intégrant des
conditions de fonctionnement réalistes (couplage avec les
phénomènes de convection, évaporation et turbulence, prise
en compte de perturbations dues à un vent latéral ou à l’action
d’un système d’aération,...). Sur un plan numérique, le code
de simulation BERGAMOTE, développé au LEMTA, est articulé
autour d’une simulation dynamique Eulerienne-Lagrangienne
(décrivant par exemple l’aspersion en tunnel illustrée sur la
Fig. F16 à travers la visualisation de trajectoires de différentes classes de gouttes) et d’un module radiatif de type
méthode de Monte Carlo. Il a été étendu à la gamme du
rayonnement visible et des modèles radiatifs plus classiques
de résolution de l’Equation du Transfert Radiatif (méthode P1
également appelée Approximation Différentielle, et ses améliorations possibles les méthodes dites MDA et IDA) ont été
implantés et sont désormais également opérationnels pour
une évaluation approchée rapide.
Sur le plan expérimental, une plate-forme d’étude des
rideaux d’eau (Fig. F17) a été mise en place, permettant de
générer des rideaux d’eau et brouillards d’eau par système
d’injection en rampes ; cette plate-forme bénéficie de moyens
métrologiques dans l’infrarouge (spectromètre et caméra
Fig. F16 : Simulation numérique de l’aspersion en tunnel.
Fig. F17 : Plate-forme “rideau d’eau”.
3. HYDRODYNAMIQUE
FONDAMENTALE Les problèmes d’instabilité interfaciale, d’instabilité d’écoulement unidirectionnel de fluides rhéofluidifiants, d’instabilité
convective de fluides à seuil et la manipulation d’écoulement
de fluides conducteurs par champ magnétique sont étudiés.
Trois sujets principaux sont présentés dans les paragraphes
qui suivent.
Les autres thèmes concernent :
- L’étude linéaire et faiblement non-linéaire de l’instabilité
47
de Poiseuille-Rayleigh- Bénard dans un fluide de Bingham
entre deux plans dans une collaboration avec le Laboratoire
de Rhéologie de Grenoble [ACL:F39,F66,F97]
- La stabilité de l’écoulement d’un fluide rhéofluidifiant ou de
Bingham entre deux plans, en collaboration avec l’Université de Gênes [ACL:F19,F20,F100]
- L’instabilité de l’interface d’un écoulement de deux couches
de fluides rhéofluidifiant et visco-élastique, en collaboration avec l’Université de Vancouver [ACL:F99]
- L’instabilité interfaciale d’une flaque de métal liquide dans
un champ magnétique pulsant [ACL:F14,F23]
- Les ondes non linéaires thermohydrodynamiques : Il s’agit
d’une part de travaux de nature théorique sur les couplages
ondes - écoulements et modes moyens, en particulier, des
applications aux ondes de Rossby thermiques ont été mises
en place [ACL:F45] ; d’autre part, des travaux expérimentaux et numériques ont été menés sur des ondes en canal
annulaire cisaillé [ACL:F102].
- L’étude du chaos Lagrangien pour l’amélioration du mélange
et du transfert thermique (décrit ci-après).
3.1. Transition vers la
turbulence en conduite
cylindrique pour un fluide
non-Newtonien
La transition vers la turbulence en conduite cylindrique
pour des fluides non-Newtoniens a été peu étudiée, malgré son importance dans de nombreux secteurs industriels.
Les quelques résultats expérimentaux disponibles montrent
l’existence, d’une part, d’un retard à l’apparition de “bouffées
turbulentes” (“puffs”) et d’autre part, une asymétrie dans les
profils de vitesse axiale mesurés lors de la transition vers la
turbulence. Cette asymétrie est la conséquence d’un mécanisme physique qui serait lié au caractère rhéofluidifiant du
fluide, i.e. à la décroissance de la viscosité lorsque le cisaillement augmente. Des études expérimentales et numériques
ont été conduites au LEMTA pour analyser l’effet du caractère
rhéofluidifiant sur la transition en conduite cylindrique. D’un
point de vue expérimental, le dispositif utilisé comporte une
veine d’essais constituée par une conduite cylindrique horizontale en Plexiglass de diamètre D=30mm et de longueur
L=5m. Les profils de vitesse axiale sont mesurés par vélocimétrie laser Doppler. Le fluide utilisé est une solution de
Carbopol à 0.2 % en masse. Il s’agit d’un fluide rhéofluidifiant
avec contrainte seuil. Pour identifier la fin du régime laminaire et le début de la transition, l’intensité de turbulence It,
rapport de la rms des fluctuations de la vitesse axiale w’ sur
la vitesse débitante Wd, est mesurée en fonction du nombre
de Reynolds Re défini avec la viscosité calculée à la paroi
(Fig. F18(a)). En régime laminaire, l’intensité de turbulence
reste pratiquement constante. À partir de Re=Recl≈2000
pour le fluide considéré, le régime laminaire cesse d’être un
attracteur global et un nouvel état non linéaire est choisi par
le fluide. Dans ce nouvel état, non observé pour un fluide
Newtonien, It augmente de manière progressive jusqu’à
atteindre un plateau.
48
(a)
(b)
Fig. F18 : (a) Evolution de l’intensité de turbulence en fonction du nombre de
Reynolds à différentes positions radiales r/R. (b) Description qualitative du processus de transition dans un diagramme de phase décrit par le taux de dissipation d’énergie en fonction du taux d’énergie fournie au fluide.
A partir de Rec2, It augmente brutalement, atteint un maximum à Re=Rec3, ensuite relaxe vers une valeur correspondant
à un écoulement turbulent complètement développé. Ces
résultats peuvent être décrits dans le cadre de la théorie des
systèmes dynamiques. On peut les représenter dans le sousespace à deux dimensions représenté par la puissance dissipée par unité de volume D et la puissance fournie par unité
de volume I. Dans ce sous-espace, l’écoulement laminaire est
un point fixe linéairement stable pour tout et un attracteur
global pour Re<Rec1. À partir de Rec2, le bassin d’attraction
de l’état non linéaire asymétrique décroît. Un phénomène
d’intermittence est observé entre cet état non linéaire asymétrique et l’état turbulent représenté par le point (3) dans la
figure F18(b). C’est dans la première phase de transition que
les profils de vitesse axiale moyennés dans le temps sont asymétriques. Pour quantifier cette asymétrie, le profil de vitesse
axiale mesuré, W est écrit comme la superposition d’un profil
moyen au sens azimutal 〈W〉θ et d’un jet axial (“streak”) Ws. La
figure F19(a) montre les contours d’iso-valeurs de Ws rapportées à la vitesse débitante pour deux nombres de Reynolds. La
couleur rouge indique la zone où l’écoulement est plus rapide
que l’écoulement moyenné en azimut, et la couleur bleue, la
zone où l’écoulement est moins rapide. L’analyse spectrale
des fluctuations de la vitesse axiale met en évidence l’existence d’une multiplicité des échelles temporelles et spatiales.
Cette multiplicité des échelles est un trait fondamental d’un
écoulement turbulent. Un spectre raide en f -3 (Fig. F19(b))
signifie que l’énergie est essentiellement concentrée dans les
grandes structures. C’est la première mise en évidence d’un
écoulement chaotique induit par le caractère rhéofluidifiant
du fluide. L’analyse des fonctions de structure jusqu’à l’ordre
douze montre que, dans ce régime, il n’y a pratiquement pas
d’intermittence.
D’un point de vue numérique, la modélisation de la transition
vers la turbulence dans des écoulements en tuyau des fluides
rhéo-fluidifiants est difficile, comme dans le cas Newtonien,
parce que l’écoulement laminaire est linéairement stable.
Une approche a émergé récemment, avec l’idée de calculer
des ondes non linéaires qui constitueraient des solutions instables précurseurs et supports des écoulements turbulents
(Faisst et Eckhardt, Phys. Rev. Lett (2003), Wedin et Kerswell,
J. Fluid. Mech. (2004), Hof et al. Science (2004)). Dans cette
approche, on force les équations de Navier-Stokes afin d’induire des structures bidimensionnelles, constituées de rouleaux et de jets. Ces derniers sont susceptibles d’induire une
bifurcation sous critique par instabilité inflexionnelle, qui
peut elle-même mener à des solutions ondes non linéaires
à forçage nul. Nous avons adapté cette approche au cas
de fluides rhéofluidifiants purement visqueux [ACL:F104].
Le comportement rhéologique est décrit par le modèle de
Carreau à deux paramètres, n l’indice de rhéofluidification et
λ une constante de temps adimensionnelle. Un code pseudospectral de type Petrov Galerkin permettant de suivre des
ondes non linéaires tridimensionnelles par continuation a
été développé. Des solutions de nombre d’onde azimutal fondamental m0 égal à 2 et à 3 ont été déterminées. La figure
F20(a) montre les caractéristiques de ces ondes pour m0=3.
On note un retard à l’apparition de ces ondes par rapport
au cas Newtonien en accord avec les résultats obtenus par
Escudier et al. (J. Non-Newtonian Fluid. Mech. (1999)). La
visualisation sur une période axiale des niveaux de la composante axiale de la vitesse semble indiquer une tendance à la
bidimensionalisation (Fig. F20(b) et F20(c)).
a)
b)
Fig. F19 : (a) Contours d’iso-valeurs de Ws pour deux valeurs de . (b) Densité
Fig. F20 : (a) Vitesses de phase des ondes m0=3 en fonction du nombre de
Reynolds, pour différentes valeurs de λ comme indiqué au-dessus de chaque
courbe. Les disques signalent les ondes critiques. (b) Iso-surfaces de vitesses
axiales corrigées de la vitesse laminaire pour l’onde critique λ=0 (cas
Newtonien) et (c) Idem pour l’onde critique λ=2, n=0.5,
3.2. Instabilité interfaciale
en repère tournant
Les activités de recherche sur les instabilités hydrodynamiques des interfaces visent à une meilleure compréhension
des phénomènes d’interaction fluide-fluide à travers une
interface. Ces phénomènes largement rencontrés sont encore
d’actualité et font l’objet de nombreuses questions ouvertes.
En effet, lorsqu’on injecte un fluide d’une certaine viscosité à
l’intérieur d’un autre de viscosité différente, une instabilité
à l’interface se manifeste par la formation de doigts qui se
propagent d’une manière stable ou instable (instabilité de
Saffman-Taylor). Ces phénomènes ont lieu notamment lors
de la récupération de pétrole par injection d’eau ou dans le
moulage et dans des espaces confinés (type milieux poreux)
qui peuvent être assimilés à une cellule de Hele-Shaw. L’étude
que nous avons entreprise s’intéresse au cas d’une interface
fluide-fluide non miscible placée dans une cellule de HeleShaw annulaire mise en rotation (Ω constante) autour de son
axe de révolution (voir Fig. F21). Il a été montré expérimentalement qu’à partir d’une vitesse de rotation critique, il apparaît des digitations de l’interface (Alvarez et al., Phys. Fluids,
16 (2004)). De même, des modèles théoriques simplifiés
ont été également proposés pour interpréter ces derniers
résultats expérimentaux (Miranda, Phys. Rev. E, 62 (2000)
et Schwartz, Phys. Fluids, 2 (1989)). Notre contribution a
consisté à reprendre le problème en tenant compte de toutes
les forces mises en jeu y compris la force de Coriolis et l’écriture complète des équations de saut. Ceci nous a permis de
déterminer le critère d’instabilité d’une façon générale. Nous
avons montré que les forces de Coriolis ont un effet stabilisant qui se traduit par une diminution du taux de croissance
de l’amplitude de l’interface en fonction du nombre d’Eckman. Ce travail a été effectué dans le cadre d’une coopération CNRS-CNRST Maroc et a donné lieu à une publication
[ACL:F1].
spectrale d’énergie en fonction de la fréquence f : (1) Re = 2010, (2) Re =
2160, (3) Re = 2360, (4) Re = 2420, (5) Re = 3650.
Fig. F21 : Fluides immiscibles confinés dans une cellule de Hele-Shaw annulaire en rotation constant
49
3.3. Interaction champ
électromagnétique /
mouvement : Mise en
mouvement de solutions
d’électrolyte
[ACL:F15,F75]
Deux actions ont été entreprises sur ce thème : la
première est une collaboration avec le LRGP (D.
Funfschilling) et vise à prospecter des applications dans
le domaine de la micro-fluidique, la seconde consiste
en la définition et la création d’un dispositif “ à courant
tournant » qui devrait permettre d’engendrer des écoulements plan variés utiles notamment pour analyser l’advection
chaotique. Pour initier la mise en place de tels dispositifs, il a
été réalisé (par D. Funfschilling) à l’échelle millimétrique une
petite cuve 6x6x6 mm³ bordée sur deux de ses faces opposées
et dotée d’un espace pour positionner deux aimants générant
un champ magnétique dans leur entrefer (Fig. F22-24).
Fig. 22 :
Petite cuve
(disposi-
Fig. F26 : Grande cuve (deux électrodes).
Fig. F27 : Vortex pour deux électrodes.
Fig. F28 : Grande cuve (six électrodes).
Si maintenant, le courant électrique (et donc la force de
Laplace) est mis en rotation (Fig. F28), les deux vortex se
mettent à tourner et l’écoulement est paramétré par l’intensité de la force de Laplace et sa vitesse de rotation angulaire.
L’analyse de ces situations d’écoulement, ainsi que l’instrumentation pour des mesures de vitesse par PIV restent à faire.
tion).
3.4. Chaos Lagrangien
Fig. 23 : Champs de
vitesses calculé et
expérimental.
Fig. 24 : Petite cuve.
Fig. 25 : Mesure µPIV.
Cette cuve a été placée dans un système de mesure de
vitesses par µPIV et alimentée en courant de manière qu’une
force de Laplace génère un vortex. Parallèlement, un système
de calcul (sous Freefem) a été développé : problème d’électrocinétique en potentiel scalaire pour le courant électrique,
utilisation de la formule de Biot et Savart pour le champ
magnétique, résolution du problème de Stokes 3D en incompressible pour le calcul de l’écoulement qui permet la comparaison (qualitativement satisfaisante) du tracé de vitesses
ci-dessus.
Une cuve bordée de deux électrodes aux bornes desquelles
une différence de potentiel V est imposée (et en dessous de
laquelle est disposé un aimant) est un dispositif capable de
mettre en mouvement un électrolyte qui la remplit (Fig. F26),
le mouvement est celui des deux vortex de la figure F27.
50
Les activités de recherche sur le mélange et le transfert thermique par advection chaotique se sont focalisées sur l’optimisation du protocole de déplacement des parois afin d’augmenter le mélange ou le transfert thermique vers le fluide.
Dans [ACL:F17], un algorithme nouveau permettant de rapidement calculer les champs de température périodiques stationnaires a été développé et utilisé. Dans [ACL:F41], nous
avons utilisé nos codes de calcul pour optimiser le protocole
de mélange dans ces écoulements 2-D périodiques. Enfin,
dans [ACL:F128], nos travaux ont été étendus aux écoulements 3-D périodiques.
Les mélangeurs statiques sont parfois utilisés dans les procédés d’extraction supercritique pour améliorer le mélange et
le transfert thermique. Ces mélangeurs statiques produisent
un effet similaire à celui du chaos lagrangien. Notre travail en
collaboration avec l’Université Nova de Lisboa consiste dans
la simulation numérique des phénomènes complexes (réaction, écoulement avec changement de phase, propriétés physiques qui varient fortement près du point critique, advection
chaotique) qui se produisent à l’intérieur de ces réacteurs.
Dans une première étude, nous avons simulé le procédé en
monophasique et comparé avec succès nos résultats avec
les mesures expérimentales. Ensuite nous avons étendu nos
résultats au cas diphasique [ACL:F95].
4. RHÉOLOGIE
ET DYNAMIQUE DES
FLUIDES COMPLEXES
La thématique Rhéologie et dynamique des fluides complexes, traditionnelle au Laboratoire, cherche à construire
l’histoire la plus complète possible entre l’organisation structurelle microscopique de matériaux aux comportements
mécaniques complexes (incluant la physico-chimie et l’hydrodynamique), la conséquence de cette organisation locale
sur les propriétés mécaniques de ces milieux complexes, et en
allant jusqu’à la conséquence de ces lois de comportement
sur leur écoulement en situation réelle. Les compétences
fortes du Laboratoire s’appuient sur des outils de tout premier
plan, à la fois pour caractériser les propriétés mécaniques et,
simultanément, d’identifier les organisations structurelles, et
également des techniques numériques nouvelles permettant
de prendre en compte toute la complexité des lois de comportement. Le Laboratoire possède une compétence solide
et reconnue dans le domaine de la rhéologie des fluides complexes à l’échelle nationale comme internationale.
4.1. Rhéo-Physique
[ACL:F3,F27,F78,F80,F54,F81;BRE:F1]
Cette activité concerne la construction du lien, le plus formel
possible, entre la structure des milieux dispersés concentrés et leurs propriétés physiques et mécaniques à l’échelle
macroscopique. La principale difficulté concerne l’identification et la mesure, sous écoulement, de cette structure en
termes de tailles de particules ou d’amas de particules, de
leur concentration et de leurs éventuelles propriétés d’orientation ou de déformation collectives. Depuis une dizaine
d’années, le LEMTA a développé des techniques optiques
permettant d’accéder à des informations utiles sur l’organisation de milieux dispersés concentrés couplées à la mesure
rhéologique. Les techniques utiles à l’identification de la
structure des milieux dispersés dépendent fortement de la
nature du milieu étudié. Lorsque la taille des particules est
typiquement inférieure à quelques centaines de nanomètres,
les rayons X et en particulier, leur diffusion aux petits angles
(SAXS) s’avèrent très utiles pour caractériser la structure et
les anisotropies à l’échelle mésoscopique. Nous avons ainsi
développé, dans le cadre de l’ANR blanche ANISO (Analysis
of Non Isotropic Particle Suspensions) dont le LEMTA est porteur, un dispositif Rhéo-SAXS (Fig. F29) sur la ligne SWING
au synchrotron SOLEIL (fait marquant CNRS, 2010). Ce dispositif permet de suivre simultanément les propriétés rhéologiques de milieux dispersés nanostructurés (polymères,
micelles, suspensions d’argiles, nanoémulsions,…) et leur
organisation à l’échelle sub-micronique (structure, morphologie et champ orientationnel). Une part croissante de l’activité scientifique en Rhéo-Physique de ces dernières années
s’est largement appuyée sur les rayonnements synchrotrons
(HASYLAB, Allemagne ; ESRF, Grenoble ; SOLEIL, Paris ; SLS,
Suisse ; CLS, Canada) pour caractériser l’organisation et la
structure de milieux dispersés de nature variée ; des polymères (plastiques rigides) aux suspensions de nano-particules. Dans ce cadre, des collaborations fortes ont été mises
en place à l’échelon national avec le Laboratoire de Physique
des Solides d’Orsay (P. Davidson, J.P. Albouy), le Laboratoire
d’Environnement et de Minéralurgie de Nancy (L. Michot), et
international avec le Debye Institute d’Utrecht (Hollande),
et en particulier, par l’équipe H. Lekkerkerker et la NASA (M.
Mischenko).
Dans ce contexte, le LEMTA a développé une action transverse
au sein de la Fédération de Recherche Jacques Villermaux,
intitulée “Rhéologie et Interfaces en Milieux Dispersés”. Il
s’agit d’un Programme Pluri Formations financé par les établissements et regroupant actuellement 6 laboratoires de
recherche, dont 4 Nancéens (LEMTA – LCPM – LRGP –LEM),
un de Metz (LPMD) et un Strasbourgeois (Institut Charles
Sadron). Ce projet regroupe actuellement 22 permanents et
12 doctorants et post-doctorants. Nous proposons dans ce
projet d’utiliser les compétences complémentaires dans les
domaines de la chimie, la physico-chimie, la physique, la
mécanique et l’optique afin d’étudier des systèmes dispersés
de nature variée, tels que les suspensions, les émulsions, les
systèmes macromoléculaires ou les milieux granulaires. Nous
utilisons à cet effet les outils liés aux différents domaines
scientifiques et développons également de nouveaux outils
de recherche, permettant d’une part, de caractériser les propriétés rhéo-physiques de ces systèmes complexes et d’autre
part, de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu.
Nous cherchons ainsi à construire le lien le plus complet
possible entre les différentes échelles physiques, depuis les
interactions chimiques et physico-chimiques, la structuration
et l’organisation à l’échelle mésoscopique et les propriétés
mécaniques macroscopiques de systèmes complexes variés.
Ce projet a permis de créer une dynamique forte, se traduisant, depuis 2007, par 21 publications communes entre les
partenaires, 24 présentations à des congrès, la soutenance
de 9 thèses et de 5 HDR. Ce projet sert également de socle
au dépôt de projets ANR (3 ANR blanches entre 2007 et
2010). Les contacts étroits entre les acteurs scientifiques
d’horizons très divers permettent également de faciliter les
relations entre les Conseils scientifiques des Universités et de
proposer une offre conjointe dans le cadre du Contrat de Plan
Etat-Région.
Fig. F29 : Dispositif Rhéo-SAXS (SWINGSOLEIL) et exemple de résultats de dispersion
de rayons X aux petits angles permettant
d’accéder au champ orientationnel d’une
suspension d’argile (Beidellite) à différents
cisaillements.
51
Lorsque la taille des particules constitutives du milieu est
supérieure à quelques centaines de nanomètres, ces milieux
deviennent généralement très turbides, et donc opaques
à la lumière visible, même à faible concentration. Dans ce
cas, l’obtention d’information sur la taille des structures,
leur concentration et/ou leur anisotropie présente une difficulté importante. La technique originale développée au
Laboratoire utilise le transport incohérent de la lumière polarisée pour caractériser l’organisation de ces systèmes très
turbides (taille des particules en suspension, fraction volumique en particules et anisotropie du milieu), notamment
sous écoulement. Cette technique a fait l’objet d’un brevet
CNRS, étendu PCT en 2009 et aux Etats-Unis et au Japon
en 2010. Ce brevet est en cours d’exploitation par la société
Anton Paar (Autriche) qui proposera à terme un dispositif
Rhéo-Optique basé sur cette technique.
En dehors du lien entre l’organisation locale et le comportement mécanique de ces milieux complexes, nous étudions
également les propriétés physiques, notamment de transfert
de matière dans le cas d’interfaces réactives, en lien avec
leurs propriétés mécaniques. Une illustration de cette activité
concernant les biofilms est ainsi détaillée ci-après.
4.2. Écoulements de fluides
structurés : simulations
numériques
Le faisceau de compétences de l’équipe rhéologie et mécanique des fluides complexes est complété par le développement d’un code de simulation numérique suffisamment
ouvert pour pouvoir implémenter, à terme, la loi constitutive
des matériaux dont la rhéologie aura été caractérisée expérimentalement par Rhéométrie. Une originalité forte de ce
code sera donc d’utiliser des lois constitutives réalistes, qui
prendront en compte le comportement viscoélastique et
pseudo-plastique, puis à terme thixotrope, des matériaux.
Sur ce sujet, nos récents travaux expérimentaux [ACL:F79]
ont montré que, pour des matériaux qui possèdent un comportement viscoélastique non-linéaire tels que le carbopol,
le xanthane ou le ketchup, les propriétés élastiques (module
élastique G et la dissipation élastique η2) sont quasiment
indépendantes du cisaillement, tandis que la viscosité au
temps long η1 montrait un comportement rhéofluidifiant
marqué. Ces propriétés rhéologiques ont des conséquences
importantes pour la modélisation de leur comportement en
écoulement. En effet, cela implique que dans une loi constitutive du type Jeffrey, seule la viscosité du “solvant” peut être
choisie indépendante du taux de cisaillement.
méthodes non-structurées. Une des caractéristiques principales de la méthode LS-STAG est d’utiliser la technique
“Level-Set” pour représenter précisément les frontières irrégulières. Cela permet de calculer avec précision le champ
de contraintes près des parois, ce qui est particulièrement
précieux pour les écoulements de fluides complexes (où les
effets visqueux sont prédominants) près des singularités et
rétrécissements brusques. La méthode LS-STAG a été validée
sur des cas-tests newtoniens (écoulement de Taylor-Couette,
autour d’un cylindre, …) en géométries fixes ou mobiles, avec
l’avantage essentiel de ne pas avoir à remailler le domaine de
calcul au cours d’une simulation [ACL:F81]. Le code LS-STAG
a été ensuite étendu avec succès au calcul d’écoulements de
fluides viscoélastiques pour des géométries de contraction
plane, avec coins saillants ou arrondis (Fig. F30). Les difficultés rencontrées ont porté sur la discrétisation de l’équation de transport des contraintes élastiques dans les “ cutcells », et le couplage avec les équations de Navier-Stokes
qui peut se révéler délicat pour de forts taux d’élasticité
[C-ACTI:F52]. Une des dernières étapes vers l’implémentation
de lois de comportement générales porte sur la modélisation
numérique du caractère rhéofluidifiant des matériaux dans
notre code, ce qui nécessite de développer des schémas d’interpolation précis pour les gradients de vitesse au voisinage
des parois irrégulières. Cette modélisation sera validée avec
la base de données expérimentales obtenues par rhéo-PIV
dans un réacteur de Couette excentrable à grand entrefer.
4.3. Transfert pariétal de
masse – formation de biofilm
en eau potable
[ACL:F21,F73]
Les réseaux de distribution d’eau potable véhiculent un flux
de microorganismes et une grande variété de matières organiques en suspension. Ces éléments, à très faible concentration (≈10-8), colonisent la paroi des conduits et y adhérent
en formant un ensemble de communautés microbiennes
enchâssées dans des matrices de polymères extracellulaires.
Ce dépôt désigne le biofilm, qui ainsi formé, a une densité
bactérienne de quelques micromètres d’épaisseur et pouvant
recouvrir 5 à 95 % de la surface selon les conditions environnementales et l’âge du biofilm (Fig. F31).
Fig. F31 : Biofilm vieux de
6 mois : Photographie au
microscope
gauche),
optique
Image
(à
topogra-
phique par AFM (à droite).
Fig. F30 : Écoulement de fluide viscoélastique (modèle d’Oldroyd-B) dans une
conduite avec contraction brusque pour des nombres de Weissenberg (We)
croissants.
Le code de calcul est basé sur la méthode LS-STAG, qui est
une méthode originale de type “frontières immergées” pour le
calcul d’écoulements en géométries arbitraires sur maillages
cartésiens, à un coût algorithmique réduit par rapport aux
52
Cette biomasse se multiplie au sein du réseau qui se comporte comme un réacteur biologique. De ce fait, on comprend que la maîtrise de la production de biomasse dans
les réseaux et par voie de conséquence, le contrôle de la
croissance des biofilms est un enjeu important pour l’obtention d’une eau de qualité. L’objectif du travail de recherche
développé au LEMTA est de déterminer la pertinence des
paramètres hydrodynamiques dans la formation des biofilms
et notamment, le rôle du gradient pariétal de vitesses dans
le transfert de masse. Au niveau expérimental, un réacteur
de Couette-Poiseuille (écoulement de Couette superposé à
celui d’un Poiseuille Ortho radial) utilisant l’eau potable du
réseau a été mis en œuvre. Ce dispositif offre la possibilité de
faire varier le gradient pariétal de vitesses indépendamment
du débit et en particulier, d’avoir deux débits différents avec
un gradient de vitesses identique au niveau de la paroi fixe,
ou encore un débit non nul avec un gradient de vitesses nul
à la paroi fixe. Dans le premier cas, on établit que le dépôt
est identique au cours du temps pour les deux variantes de
profil de vitesses et dans le second, on constate que le dépôt
est inexistant. Ces différentes expériences visent à confirmer
que la formation de biofilm est contrôlée essentiellement
par un mécanisme de diffusion convective dont le gradient
pariétal de vitesses est le paramètre moteur du transfert.
Ce travail s’est donc poursuivi par la mise en œuvre d’un
modèle de transfert convectif aussi bien pour les macromolécules en suspension dans l’eau que pour les bactéries afin de
décrire les premières phases de la formation du biofilm sur
les parois. Pour des aspects pratiques, lors du nettoyage des
parois du biofilm, les forces d’adhésion des amas bactériens
ont été estimées par des mesures AFM (Microscope à Force
Atomique). Il en ressort que le comportement des amas est
du type solide viscoélastique dont le module élastique est
inversement proportionnel au volume des amas. A partir de
ces résultats et afin d’identifier les amas du biofilm susceptibles d’être décrochés par un nettoyage hydrodynamique,
nous avons développé une approche faisant intervenir l’énergie d’activation et une viscoélasticité structurelle associée à
un paramètre d’enchevêtrement moyen dans les amas. Afin
de mieux comprendre les interactions complexes entre les
mécanismes de structuration-déstructuration de ces milieux
complexes et leur écoulement dans des géométries variées,
des codes de simulations numériques spécifiquement dédiés
sont également développés au sein du Laboratoire.
5. FEUX DE FORÊTS
5.1. Résultats obtenus à
l’échelle macroscopique
L’approche par notre équipe de la combustion des végétaux comme un problème de combustion en milieux poreux
est originale. Comme souvent en modélisation des milieux
complexes, la détermination des paramètres du milieu dit
équivalent passe par la caractérisation du milieu à l’échelle
précédente et la reconstruction géométrique du milieu (Fig.
F32). Afin de modéliser géométriquement les végétaux, nous
avons utilisé la propriété d’autosimilarité de ces derniers
pour reconstruire les structures à l’aide d’outils fractals : les
I.F.S. (Iterated Functions System). Nous avons aussi affiné nos
modèles de végétations fractales en incluant les feuilles et
en ajustant la distribution de surface des feuilles en fonction
de l’altitude par comparaisons avec le LAI (Leaf Aera Index).
Fig. F32 : Différentes étapes de
construction d’un arbre fractal.
Fig. F33 : Coefficient de transfert de chaleur en fonction du Reynolds.
Cette technique permet de reconstruire très correctement les
végétaux et de mailler les domaines à des fins de simulation
[ACL:F113]. Rappelons que ce type de reconstruction de
milieux est nécessaire pour l’estimation des paramètres. Le
modèle de milieu équivalent est un modèle à deux températures T8 pour le gaz Tv et pour la végétation ; on a montré par
des arguments thermodynamiques que le transfert de chaleur entre la phase gazeuse et la phase végétale s’exprime
par Qgs=c(Tv-Tg). Il s’agit alors de déterminer le coefficient c.
Grâce au modèle de plante cité plus haut, une structure a été
maillée et le transfert de chaleur a été simulé puis moyenné.
L’identification nous a permis d’obtenir une loi “universelle”
donnant le nombre de Stanton macroscopique en fonction
du nombre de Reynolds macroscopique St=dRee, les paramètres d et e dépendent de la structure (donc de L’IFS). Cette
loi est représentée sur la figure F33 pour plusieurs structures
d’arbres.
Du point de vue radiatif, une étude systématique (plantes
méditerranéennes) de caractérisation des propriétés de l’absorption des végétaux a été réalisée et une première base de
données a été publiée [ACL:E74]. Nous avons alors pu simuler, et déterminer par identification, les transferts radiatifs
dans une couronne ayant une distribution de feuilles réalistes. Ce travail a permis d’évaluer le coefficient global d’extinction en fonction de la direction d’une couronne d’arbres
[ACL:F63,F113]. Dans le même temps, nous avons entrepris
un travail de mesure de l’émission spectrale des flammes à
travers des essais dans des bacs (feux de taille 50 cm à 1
m) mais aussi à une échelle plus réaliste en tunnel à feux,
en collaboration avec le CEREN et l’IUSTI. Le matériel utilisé
(caméra multi-spectrale et spectromètre FTIR embarquable)
est sans équivalent dans ce type d’études à notre connaissance. L’ensemble des essais permet désormais une analyse critique des hypothèses usuelles de “végétation absorbante noire”, “flamme noire”, “flamme mince ou épaisse”
[ACL:E52;ACLN:F5].
53
5.2. Calibration des modèles
A l’heure actuelle, il n’existe pas d’expériences sur des feux
réels qui fournissent des données sur les champs de température, les flux rayonnés et les champs hydrodynamiques. Le
matériel spectroscopique évoqué plus haut reste par ailleurs
difficilement utilisable à l’échelle terrain. Ceci rend la validation des modèles très problématique. Nous avons donc
entrepris l’étude d’un capteur de flux radiatif résistant à un
feu, capable par une méthode inverse de donner les paramètres de la flamme (température, hauteur, …) et sa position
pour un allumage linéaire. Une unité élémentaire de capteur
est composée de 4 plaquettes de cuivre collées sur un support cylindrique à base carrée, métallique entouré de laine
de céramique non-conductrice de la chaleur, ce qui permet
d’obtenir un fluxmètre différentiel [ACL:F28]. Notons que
ce capteur est équipé d’un système de transmission sans fil
enterré qui permet de récupérer les mesures au loin. Dans
un travail en cours de publication, nous avons pu étendre la
méthode à un front de forme quelconque de façon à utiliser
un ensemble de capteurs pour déterminer les caractéristiques du feu pendant des expériences de feux réels (écobuages ou feux contrôlés). Cependant, une estimation rapide
montre qu’il faudrait de l’ordre de 50 capteurs pour instrumenter une expérience d’écobuage. Compte tenu du coût
total, nous avons couplé notre méthode “thermique” avec
une méthode de traitement d’image, ce qui permet de réduire
le nombre de capteurs à utiliser. Les résultats sont en partie
publiés dans [ACL:F74,F127]. Afin de valider les modèles,
le LEMTA se dote d’une plate-forme expérimentale d’étude
des feux à l’échelle du Laboratoire qui sera opérationnelle fin
2011/début 2012.
5.3. Modèles de la
propagation
Le transfert radiatif est un phénomène tridimensionnel (la
flamme s’élève au dessus du terrain). A partir de l’équation
du transfert radiatif, nous avons pu trouver une expression
analytique sous forme de produit de convolution 2D du transfert radiatif. Ceci a permis d’écrire un modèle mathématique
de propagation fondé sur un système d’équations intégro-différentielles 2D pour la température moyenne T et la masse
volumique moyenne ρ de la végétation. Les simulations de
ce modèle se comparent correctement aux expériences. Il
est possible de déterminer la densité critique de percolation,
qui dépend du taux d’humidité de la végétation, en deçà de
laquelle le feu se propage à l’infini. Il est alors vérifié qu’il
existe une humidité d’extinction puisque le feu ne peut jamais
se propager si la végétation est trop humide [ACL:F47]. Il a
été démontré que ce modèle est l’extension la plus simple
possible des modèles à déplacements normaux (comme
envisagés par le modèle de Rothermel). Nous avons amélioré
le modèle d’enveloppe d’ellipses en donnant une solution
analytique du système d’EDP hyperbolique d’une part, et en
déterminant aussi analytiquement les conditions d’utilisation
de ce type de modèle.
Résultats annexes
On peut s’interroger sur la question inverse de la propagation : soit une ligne de feu donnée à un instant donné, d’où
54
et à quelle heure ce feu a-t-il démarré ? Cette question a été
ramenée à un problème de contrôle optimal [ACL:F46]. De
façon à compléter la comparaison de ce modèle avec ceux
exposés dans la littérature, nous avons montré qu’on pouvait
dériver un modèle de type automate cellulaire où le calcul est
fait en nombres entiers [ACL:F112]. Enfin, les derniers travaux en voie de publication portent sur l’analyse de sensibilité globale du modèle par rapport aux paramètres. En effet,
sans compréhension de l’influence globale des paramètres, il
apparaît difficile de calibrer correctement le modèle.
Collaborations
Des collaborations avec des laboratoires au niveau national
et international ont été établies :
Laboratoire PRISME, Bourges.
Laboratoire SPE UMR CNRS Corte, Corse.
Laboratoire IUSTI UMR CNRS 6595, Marseille.
Laboratoire LRGP, UPR 3349, Nancy.
Département de Mathématiques Université de Salamanque,
Espagne.
Département de Mécanique Université de Coimbra, Portugal.
Centre d’Etude et de Recherche de l’Entente, “CEREN”
Valabre.
6. ACOUSTIQUE
[ACL:F56,F57,F87,F89]
En collaboration avec l’Institut National de Recherche et
Sécurité (I.N.R.S.), nous cherchons à améliorer les conditions
acoustiques des ateliers industriels afin de limiter les risques
auditifs du personnel. Cette amélioration doit passer par une
proposition de solutions correctives adaptées pour réduire le
bruit au poste de travail. Cela nécessite le développement
de nouvelles techniques de caractérisation, notamment in
situ, qui sont indispensables pour l’utilisation d’un logiciel
prévisionnel RayPlus. Plusieurs méthodes de caractérisations
dédiées aux parois planes homogènes ou hétérogènes ont
été étudiées (méthode du doublet microphonique, influence
de l’inhomogénéité de l’absorption acoustique sur la durée
de réverbération). Pour notre part nous avons développé une
méthode d’analyse des mécanismes de diffusion acoustique
par méthode des guides d’ondes, et nous avons qualifié un
dispositif de mesure portable permettant d’accéder in situ
aux coefficients de diffusion acoustique des parois présentant
un relief. Ce dispositif contient une source impulsionelle et
une antenne acoustique réceptrice qui permet une filtration
spatiale des échos parasites provenant de la réverbération
et des sources bruyantes présentes dans les locaux industriels. Notre objectif est de développer un modèle théorique
de diffusion acoustique générée par le relief d’une cavité rectangulaire afin d’évaluer le champ de pression acoustique
réfléchi au-dessus de ce type de paroi. Ceci sera validé par
comparaison avec l’expérience et également avec le modèle
des éléments finis. Après cette phase de validation, l’extension par cette approche est envisagée pour la détermination
du champ acoustique réfléchi total au-dessus d’une paroi
constituée de plusieurs cavités de différentes profondeurs
disposées, soit de manière périodique ou apériodique (géométries proches de celles rencontrées pour les parois dans
les ateliers de travail). Pour des applications pratiques, nous
développons également un modèle d’absorption acoustique
apparente engendrée par les parois à relief à l’aide de la
méthode de mesure de la durée de réverbération.
GROUPE DE RECHERCHE
/ ÉNERGIE ET TRANSFERTS /
Les activités du Groupe “Energie et Transferts” reposent sur
l’analyse physique, la compréhension, la modélisation et la
simulation des phénomènes de transfert. L’accent est mis sur
le traitement des phénomènes couplés et le caractère hétérogène, multi-échelle ou multiphasique des milieux étudiés. La
métrologie thermique y joue un rôle central.
Les méthodes utilisées balaient un spectre très large de la
thermodynamique des systèmes aux techniques inverses,
en passant par les méthodes de changement d’échelle.
L’expérience est ici considérée comme une référence pour la
validation d’une modélisation ou d’une théorie.
Un des soucis permanents du Groupe est de transférer les
méthodes de modélisation mises au point en interne vers des
utilisateurs potentiels, en développant des modèles réduits
pertinents, c’est-à-dire des modèles adaptés aux besoins
spécifiques mais suffisamment fins pour pouvoir prendre en
compte les différents mécanismes physiques impliqués à différentes échelles.
Historiquement, le Groupe résulte principalement du rapprochement de plusieurs équipes thématiques :
- Une équipe de métrologie thermique “conductive” et de
transferts de chaleur et de masse en milieux poreux, qui s’est
constituée à la fin des années 1980.
- Une équipe de caractérisation radiative, intégrée au
Laboratoire au début des années 1990.
- Une équipe centrée sur la modélisation fine des phénomènes de transport hydrique, thermiques et ioniques dans les
cœurs de pile à combustible, formée au sein du Laboratoire
au début des années 2000.
- Une équipe plus centrée sur les phénomènes de transport multiphasique en réservoirs naturels, qui a rejoint le
Laboratoire en 2006.
Chercheurs CNRS
DR
CR
PR
MCF
1
3 (dont 1
HDR)
9
11 (dont 2
HDR)
ITA ou BIATOS
Autres chercheurs
6
1
Nombre
ARICL
120
Taux de publication
Programmes ANR
Brut
en ETPT
Nombre
Volume
financier
1,24
2,13
9
762 460 €
Volume financier
contrats industriels*
1 416 380 €
* Montants cumulés 2007-2010 en € HT
56
GROUPE DE RECHERCHE / ÉNERGIE ET TRANSFERTS /
1. CARACTÉRISATION
THERMIQUE DES
MATÉRIAUX COMPLEXES
Le développement de nouvelles méthodes de caractérisation
thermique, soit pour des matériaux particuliers, soit pour
des conditions expérimentales particulières a été poursuivi.
En parallèle, nous avons progressé de façon générale sur les
points critiques des expériences de caractérisation : i) les
méthodes inverses avec la recherche de critères permettant
d’améliorer l’identification et la modélisation, en utilisant en
particulier les transformations intégrales, et ii) la mesure de
température, en développant des chaînes de mesure multispectrales en mono-détecteur ou à l’aide de caméras, aussi
bien dans l’infrarouge proche que l’ultra-violet. Sur ce dernier
point, nous avons également effectué un travail de fond pour
transformer la caméra infrarouge en appareil de mesure des
températures : étalonnage spatial, temporel, correction de
NUC (Non Uniformity Correction), etc. Nous allons ici donner
deux exemples, l’un sur la caractérisation thermique des isolants et super-isolants, l’autre sur la mesure de la diffusivité
3D à très haute température.
1.1. Caractérisation des
isolants et super-isolants
a) Super-isolants et isolants légers
Un nouveau dispositif de mesure utilisant un empilement tricouche a été mis au point [ACL:E58] pour la mesure de la
conductivité thermique des isolants et super-isolants de très
faible masse volumique pour lesquels les méthodes existantes s’avéraient peu précises. Il a été modélisé et simulé
en 3D puis construit et validé expérimentalement sur des isolants et des super-isolants ayant une conductivité thermique
comprise entre 0,018 et 0,18 W.m-1.K-1. La précision estimée
des mesures réalisées est de l’ordre de 5 %. Notre dispositif
permet d’effectuer des mesures à température ambiante sous
des pressions variant entre 10-3 mbar et 1 bar.
Ce dispositif a été complété en 2010 par la réalisation d’un
pycnomètre à Hélium permettant une mesure précise de la
porosité. L’établissement d’un modèle de conductivité équivalente adapté aux isolants légers associé à des mesures
de conductivité thermique sous des pressions d’air variant
entre 10-3 et 103 mbar nous ont permis d’estimer une répartition de la taille des pores au sein de plusieurs isolants et
super-isolants.
Quelques résultats obtenus par la méthode du tricouche sur
l’évolution de la conductivité thermique avec la pression (Fig.
E1) et la distribution estimée des diamètres des pores en a été
déduite (Fig. E2) :
la méthode du tricouche.
Fig. E2 : Répartition des tailles de pores déduites des mesures de conductivité
thermique.
b) Isolants lourds
De nouveaux isolants à base de fibres de bois sont apparus récemment sur le marché, présentant une conductivité
thermique faible (de l’ordre de 0,04 W.m-1.K-1) et une masse
volumique assez élevée (>100 kg.m-3) ce qui leur confère une
diffusivité thermique très faible.
Fig. E3 : Conductivité thermique (W.m-1.K-1) d’un isolant à base de fibres.
Fig. E4 : Conductivité thermique mesurée et modélisée d’une brique de terre en
Fig. E1 : Conductivité d’un super-isolant en fonction de la pression mesurée par
fonction de la teneur en eau pour une teneur massique en mil de 6 %.
Ils peuvent donc a priori permettre de créer des déphasages
57
importants en plus de réduire fortement les pertes de chaleur
à travers les parois. Ils présentent par contre un caractère
hygroscopique avec des teneurs en eau d’équilibre de l’ordre
de 8 % dans des conditions atmosphériques moyennes. Nous
avons montré que les méthodes de mesure en régime permanent de type plaque chaude gardée ne permettent pas une
mesure précise et fiable de la conductivité thermique de ce
type de matériau humide. Nous avons mis au point une nouvelle méthode de mesure en régime transitoire permettant la
mesure de la conductivité thermique en fonction de la teneur
en eau. Cette méthode a été utilisée pour caractériser un isolant à base de fibres de bois (Fig. E3).
Des travaux analogues ont été menés sur des briques isolantes (en terre + mil) en collaboration avec le Laboratoire
d’Energétique Appliquée de l’École Polytechnique de Dakar
(Université Cheik Anta Diop), (Fig. E4). Nous avons développé
des modèles de capacité et de conductivité thermiques équivalentes pour ce type de matériaux triphasiques (terre + mil
+ eau).
Nous avons également mis au point et validé expérimentalement une méthode de mesure des conductivités thermiques directionnelles pour les matériaux isolants lourds
anisotropes.
c) Thermique des parois
Les études récentes que nous avons menées sur les isolants
à base de fibre de bois et leur intégration à une paroi montrent qu’une modélisation fine et complète est essentielle
pour : i) prendre en compte le couplage chaleur et masse,
car le régime est constamment transitoire et les conductivités apparentes peuvent varier de 50 % entre la laine de
bois sèche et humide, ii) considérer le design de l’isolant
(position et dimension de chacun des isolants dans la paroi)
qui influence les pertes thermiques en régime transitoire
[ACL:E93,E94]. L’effet de la nature de l’isolant sur le flux
transmis au local (déphasage) est représenté en figure E5 et
les profils transitoires des températures internes à une paroi
creuse, qui tiennent compte des différents couplages, sont
illustrés en figure E6.
Plusieurs projets de recherche contractualisés ont été initiés
dans ce cadre : ANR “ECOTEP” (2006/2009, coordonnée par
le LEMTA, CETHIL - CEA - CSTB – DOW Chemical et ISOROY
sur les super-isolants, les mousses et les laines de bois),
ANR “TRANSBATIBOIS” (2008/2011, en collaboration avec
CRITT BOIS – INRA LERMAB – 5 partenaires industriels de la
construction bois).
lame d’air cloisonnée entre deux panneaux de bois massif - couplage chaleurmasse (panneaux, code Transpore du LERFOB) et conduction, convection,
rayonnement, transfert de masse et condensation (lame d’air) - Tinit = 20°C,
HRinit=10% - Excitation par baisse de 20°C à 15°C de la température externe
avec h=15 W/m2 °C sur les deux faces.
d) Nouvel aérogel
Une collaboration avec un laboratoire de chimie organique
appartenant à la FR Jacques Villermaux (LCPM) a permis de
mettre en place un projet ANR (ANR MULOWA du programme
Blanc) sur la mise au point et la caractérisation d’un nouveau
type d’aérogel. Cet aérogel est obtenu à partir de molécules
gelatrices à très faible poids moléculaire, ce qui permet d’obtenir, après un gel et séchage par CO2 supercritique, un aérogel particulièrement léger (3 à 4 kg/m3). Nous avons commencé sa caractérisation thermique qui est particulièrement
difficile, puisqu’il se comporte quasiment comme de l’air
immobile ; les premières mesures donnent une conductivité
à pression atmosphérique de l’ordre de 0,027 W.m-1.K-1 et de
l’ordre de 0,004 W.m-1.K-1 à 10-2 bar.
Pour essayer d’approcher sa structure, nous avons fait une
tentative en tomographie X, ce qui n’a évidemment rien
donné du fait de la quasi-absence de matière. Une étude par
diffusion de lumière polarisée a permis de mettre en évidence
une structure composée de bâtonnets de diamètre moyen
300 nanomètres et de grande longueur.
Un autre résultat obtenu par cette technique est le libre
parcours moyen qui pour notre aérogel est d’environ 60 µm
(dans le visible) ce qui est particulièrement petit (équivalent
au béton).
Un brevet français avait été déposé en 2009, puis nous avons
obtenu une extension à l’international en 2010 [BRE:E1].
Fig. E5 - Température extérieure et flux intérieur :
1.2. Diffusivité 3D à haute
température
Mur : 20 cm de brique/10 cm isolant/2 cm enduit
De nombreux matériaux sont développés pour diffuser la
chaleur dans le sens du plan (réduction des points chauds)
et isoler thermiquement dans le sens de l’épaisseur. Ils sont
donc très fortement anisotropes ; il était nécessaire de proposer une méthode permettant de caractériser ce type de
matériaux et ceci à haute température.
- Isolant 1 : mousse XPS
- Isolant 2 : laine de bois
- Isolant 3 : mousse XPS puis laine de bois
- Isolant 4 : laine de bois puis mousse XPS.
Fig. E6 - Profil de température à 3 hauteurs-mur de 1m de haut composé d’une
58
Le principe de la mesure est le suivant (Figure E7). Il consiste
à solliciter un échantillon en face avant par une excitation
impulsionnelle de type Dirac et à mesurer la variation de
température induite en face arrière par un détecteur ou une
caméra infrarouge. Si le flash est non uniforme en espace, le
transfert de chaleur est alors tridimensionnel. L’observation
des variations du champ de températures en face arrière permet de remonter aux propriétés du matériau dans les trois
directions de l’espace par méthode inverse et l’utilisation d’un
modèle adapté.
La méthode proposée repose donc sur une extension à Haute
Température (HT) du banc de mesure Flash développée pour
la mesure de la diffusivité thermique dans le plan à température ambiante. Un travail préliminaire a permis de mettre
au point, d’une part un modèle analytique obtenu par transformation de Laplace et double transformation intégrale en
espace et une méthode inverse s’appuyant sur la détermination de la diffusivité harmonique par harmonique, et d’autre
part un banc de mesure.
Le banc de mesure est composé d’un laser CO2 pulsé de
100W, d’une caméra infrarouge matricielle rapide 3,5 µm
– 5,5 µm et d’un four tunnel sous air régulé en température
entre 20°C et 1100°C.
Ce travail a permis de montrer qu’il était possible de mesurer à chaque niveau de température les propriétés du matériau non seulement dans le sens du plan mais aussi dans
la direction perpendiculaire au plan et cela, par une seule
expérience. L’une des principales difficultés de la mesure
dans le plan vient du fort couplage thermique qui existe entre
l’échantillon et l’air. Le modèle proposé a permis d’améliorer les mesures en prenant en compte le couplage conductif avec l’air. La grande précision de la mesure (<5 % sur les
échantillons métalliques) vient du fait que la méthode d’estimation proposée rend la mesure indépendante de la forme
spatiale du flash, de l’émissivité de la paroi et de l’étalonnage
de la caméra. Depuis, un très gros travail a été effectué sur
les caméras infrarouges au niveau de la correction d’uniformité de la matrice et au niveau de l’extrapolation de l’étalonnage. Enfin, un nouveau four sous vide couvrant la plage
200°C-1800°C a été installé. La figure E8 montre l’installation actuelle.
Fig. E7 : Principe de la mesure Flash dans le plan.
Fig. E8 : Nouveau dispositif de caractérisation thermique 3D de 200°C à
1800°C.
La figure E9 montre un exemple de thermogramme à 800°C
sur le Titane, la figure E10, les résultats de mesure. Cette installation est à notre connaissance unique en Europe.
Fig. E9: Exemple de thermogramme.
Fig. E10 : Diffusivité thermique en fonction de la température (Titane).
59
2. CONVECTION
MASSIQUE
ET TECHNIQUES
INVERSES
Le développement de modèles analytiques, semi-analytiques
ou numériques associé à l’utilisation de méthodes inverses
adaptées, constitue maintenant un passage obligé pour l’exploitation, et aussi la conception et l’optimisation des bancs
de caractérisation thermique des matériaux et systèmes. Les
méthodologies développées dans ce cadre depuis une vingtaine d’années dans le Groupe “Energie et Transferts” (estimation de paramètres pour la diffusion thermique) se sont
traduites par une contribution forte aux activités du groupe
“Mesures Thermiques et Techniques Inverses” de la Société
Française de Thermique (Cinq traités des Techniques de
l’Ingénieur [OS:E3,E7,E8,E9], organisation de la 6e conférence ICIPE sur l’inversion dans les sciences de l’ingénieur,
organisation de la 4e école thématique correspondante au
Brésil, en coopération avec l’ACBM (Associação Brasileira de
Engenharia e Ciências Mecânicas) [OS:E11]). Ces méthodes
ont également diffusé en interne, au sein du Laboratoire (dispersion thermique en milieux poreux, impact de jets d’eau, de
gouttes ou de sprays sur des surfaces métalliques chaudes
fixes ou mobiles, caractérisation thermomécanique des
matériaux).
2.1 Caractérisation de
source de polluant en
dispersion massique en
aéraulique
a - Source de polluant dans un écoulement piston en tunnel et capteurs de
concentration.
b - Courbes de transmittances théoriques.
Fig. E11 - Dispersion Tunnel : Les courbes de transmittances entre les réponses
des capteurs en P1 et ceux en Pj (j = 1 à 14) correspondent au cas où ce sont les
concentrations moyennes dans chaque section qui sont mesurées.
60
Dans le cadre d’une collaboration avec l’Institut National de
Recherche et de Sécurité sur la caractérisation des sources
de polluants dans un local professionnel ventilé, à partir de
mesures de concentrations locales (problème inverse d’advection-diffusion turbulente instationnaire), nous avons travaillé sur le problème de reconstruction de l’intensité d’une
ou plusieurs sources à partir d’une identification préalable de
modèle(s) réduit(s) [ACL:E32], en coopération avec le LETInstitut P’ de Poitiers et, plus récemment, sur celui de l’estimation de la position d’une source ponctuelle unique. Nous
utilisons pour ce faire une méthode qui passe par l’identification préalable des transmittances, c’est-à-dire des fonctions
de transfert entre la réponse en concentration d’un capteur
aval proche de la source et celles des autres capteurs plus en
aval (voir la figure E11).
2.2 Identification de modèles
pour extrapolation
Nous avons collaboré avec Airbus afin de pouvoir extrapoler les conditions de température rencontrées par les équipements électriques solidaires des nacelles de réacteurs
d’avions (générateurs électriques, …) au-delà de celles rencontrées lors de vols d’essai. Pour ce faire, il est nécessaire
d’identifier les fonctions de transfert d’équipements à partir
de ces vols, puis de prédire les conditions qu’il est possible
de rencontrer en fonction des sollicitations thermiques, en
étant capable de quantifier les erreurs commises. Il est donc
nécessaire d’utiliser des modèles robustes afin de réduire le
nombre de paramètres recherchés dans l’identification (diminution de la dispersion due au bruit de mesure) et de caractériser le biais qui en découle.
3. RAYONNEMENT
THERMIQUE
Cette thématique concerne l’interaction rayonnementmatière, la caractérisation de surfaces et de milieux semitransparents et l’étude des milieux à la fois absorbants, diffusants, anisotropes, hétérogènes, avec propriétés optiques
complexes. La modélisation de l’équation du transfert radiatif (ETR) se décline selon plusieurs approches, qui dépendent principalement de l’application : barrières thermiques,
sprays (voir la partie concernant l’interaction rayonnementbrouillards d’eau du Groupe “Milieux fluides, réactifs, multiphasiques”), thermoformage, …
Sur un plan expérimental, nous disposons de moyens de
caractérisation spectrale allant de l’UV (200nm) à l’infrarouge lointain (0,7 mm) et de bancs de mesures développés
au LEMTA pour une caractérisation fine des surfaces et des
milieux semi-transparents en absorption, réflexion et transmission spéculaires, diffuses ou directionnelles-hémisphériques. Un banc de mesure d’émission spectrale (entre 0,4 et
50 µm) a également été conçu : le chauffage de l’échantillon
se fait à partir de deux lasers CO2 (entre 500 et 2200K sur
des verres). Nous sommes également équipés de cryostats
pour la caractérisation aux basses températures (jusqu’à
5K).
3.1. Matériaux
semi-transparents
a) Caractérisation de matériaux et procédés verriers
La connaissance des propriétés radiatives des matériaux et
milieux étudiés, qui varient souvent de manière importante
spectralement, est indispensable pour pouvoir modéliser
les transferts radiatifs dans de nombreuses applications
[ACL:E5]. Nous avons donc monté différents dispositifs de
spectroscopie afin de mesurer les différentes grandeurs
(réflexion et transmission spéculaire - à température
ambiante et cryogénique, directionnelle- hémisphérique,
bidirectionnelle, émissivité à haute température). Enfin, une
caméra infrarouge multispectrale permet une caractérisation
radiométrique spatialement résolue dans 4 bandes spectrales dans l’intervalle 1,5 – 5,5 µm. Ces moyens de mesures
permettent de répondre aux besoins dans le domaine des
matériaux (verres, peintures, miroirs, …) et dans le domaine
spatial. Nous citons ici notre participation à deux projets :
i) un consortium piloté par Thalès Alenia Space en réponse
à un appel d’offre de l’ESA, visant à développer des guides
d’onde monomodes dans l’infrarouge. Nous sommes chargés
de leur caractérisation spectrale.
ii) un projet sur la caractérisation du verre et le thermoformage d’objets en verre (figure E12), en collaboration avec
l’Institut Jean Lamour. Le verre est un matériau semi-transparent et le transfert radiatif y est prépondérant à hautes
températures (contrairement aux matières plastiques, plus
transparentes et aux aciers opaques). Ce verrou a longtemps
limité la modélisation du procédé : le couplage thermomécanique est étudié avec l’IJL. Un four a été ainsi équipé
d’une caméra comportant un filtre à la longueur d’onde de
Christiansen afin de suivre l’évolution de la température, les
déformations étant mesurées par l’IJL.
Fig. E12: Four instrumenté (IJL) équipé des dispositifs de mesure de température et de déformation pour le thermoformage.
Dans le cadre de cette étude, nous avons bénéficié d’une
ANR-MATR-MIPIVERRE qui s’est terminée en 2010 (coordonnée par le LEMTA en collaboration avec IJL-CERFAVBACCARAT et DAUM). Nous avons également modélisé (voir
point c de cette section) la mise en forme du verre par deux
procédés : le remplissage de moules (fluide) et le thermoformage (solide déformable). Dans les deux cas, nous avons
couplé des codes de mécanique existants (Thétis, développé
à Bordeaux, et Abaqus) avec des codes radiatifs mis au point
au LEMTA (Pn modifiés et volume finis). Nous avons validé ces
outils numériques sur des dispositifs développés au LEMTA
(four de thermoformage, moules équipés de capteurs, …).
Cette activité a également donné lieu à l’organisation de deux
congrès sur le verre en 2008 et 2010, à la participation au
CA du GDR “Verre” et à de nombreuses collaborations industrielles (Saint-Gobain, Baccarat, Daum, Corning, …).
b) Isolation réflective
Une collaboration avec le CEA a également débuté en 2010
sur l’optimisation et la caractérisation de déflecteurs-diffuseurs de flux pour le laser Méga Joule : les céramiques sont
déposées au CEA par projection plasma et les performances
optiques seront testées au LEMTA.
c) Modélisation et simulation numérique du rayonnement dans les milieux semi-transparents
La modélisation du transfert en milieu semi-transparent est
un domaine complexe, mathématiquement et numériquement [AP:E1]. Il existe en particulier un enjeu important dans
le domaine des transferts radiatifs dans les milieux fortement
diffusants, quand les objets considérés ne présentent plus
de symétrie évidente (ex : sprays, pulvérisations et milieux
particulaires). De même, certains matériaux sont définis par
différentes échelles caractéristiques et les modèles de propagation du rayonnement en leur sein nécessitent la prise en
compte des indices optiques et de la structuration du milieu
(ex : fibres végétales incorporées ou non dans une matrice).
Enfin, pour nombre d’applications, les échanges radiatifs se
font au sein de domaines de géométrie complexe et à plusieurs longueurs d’ondes, ce qui nécessite des techniques de
modélisation adaptées à la fois à la complexité du problème
et au degré de précision recherché [ACL:E3,E5]. Durant la
période 2007-2011, nous avons travaillé sur :
i) le traitement des géométries complexes pour lesquelles
l’ETR est résolue par des méthodes de type volumes finis
appliquées à des maillages non structurés (triangulaires
ou tétraédriques) avec une formulation cell-vertex. Ceci
nécessite en outre souvent la prise en compte du couplage
à d’autres modes de transfert (conduction, mécanique des
fluides et des solides, …). Dans ce cadre, un code de calcul,
nommé OSRCT (Outil de Simulation en Rayonnement et
Couplage Thermique) a fait l’objet d’un dépôt à l’Agence de
Protection des Programmes. Par ailleurs, cette activité s’inscrit dans un cadre national (collaborations avec le TREFLE de
Bordeaux, le CETHIL de Lyon, l’INRIA Nancy-Lorraine, l’IECN)
et international (collaborations avec l’Université du Québec,
l’IST de Lisbonne et la FPMS de Belgique). Enfin, notons que
cet outil sera utilisé dans le démarrage d’une thématique
nouvelle portant sur les interactions lumière - tissus biologiques. En particulier, OSRCT sera utilisé comme modèle
(direct) pour la tomographie infrarouge des tissus vivants.
ii) l’étude des milieux optiquement complexes (et l’évaluation des modèles simplifiés) : nous avons ainsi développé des
modèles sur les milieux à gradient d’indice pour lesquels le
rayonnement se propage le long de trajectoires courbes en
accord avec le principe de Fermat, ce qui permet d’obtenir les
flux radiatifs correspondants.
iii) La modélisation de l’interaction rayonnement-défauts
topologiques est indispensable à la description de la propagation des ondes dans la matière condensée. Cette activité
naissante s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec
deux universités brésiliennes (UFPB, SENAI). Les objectifs
sont de caractériser les interactions du rayonnement avec
certaines structures apparaissant dans les matériaux et
61
qui sont susceptibles d’induire une “vorticité optique” (ex :
défauts élastiques, q-plates, vortex dans les fluides,…). La
présence de tels défauts topologiques induit une modification de la géométrie dans laquelle les ondes se propagent
et modifie fortement les propriétés de transport. On observe
notamment l’apparition d’un moment orbital angulaire pour
la lumière ou encore la modification de lignes de flux (Fig.
E13) [ACL:E31,E119].
du dispositif expérimental. Les propriétés optiques de la
pointe de l’AFM, sa forme et la polarisation du rayonnement
détecté sont certains des paramètres sur lesquels nous pouvons influer. En outre, cette étude d’optimisation du dispositif
implique également l’utilisation de fréquences de résonance
du SIC avec la mise en œuvre de micro sphères à l’extrémité
des pointes.
Nous étudions également la modélisation du transfert des
phonons dans les semiconducteurs : des techniques statistiques décrivant les interactions entre phonons à des échelles
sub-micrométriques permettent de modéliser le transport de
chaleur. Les outils développés (méthode de Monte Carlo pour
résoudre l’équation de Boltzmann) sont applicables à différentes nanostructures (nanofils et nanofilms) et différents
matériaux. L’intérêt d’une telle approche réside d’une part,
dans sa versatilité quant aux systèmes thermiques que l’on
souhaite modéliser et d’autre part, dans la finesse de la physique qui peut être prise en compte dans les modèles utilisés
pour décrire le transport des phonons [ACL:E60,E70].
Fig. E13 - Ligne de flux de chaleur dans des matériaux sans et avec des défauts
topologiques.
iv) L’étude du rayonnement diffusé par des particules carbonées résultant de l’interaction plasma-paroi fait également
l’objet de travaux initiés dans le cadre d’une collaboration
avec l’équipe 201 de l’Institut Jean Lamour (formalisée par
une participation à l’ANR Jeune Chercheur “I-WHISHDOTS”
2008-2011). Dans cette étude, la technique de Monte Carlo
est utilisée pour modéliser des expériences de spectroscopie
développées afin de mettre en place des outils de diagnostic
qui seront testés dans le cadre du programme de recherche
international ITER sur la fusion contrôlée [ACL:E43,E87].
Fig. E14 - Rayonnement diffusé en champ lointain par une sphère en silicium
(R = 13µm) dont le centre est à h = 14 µm d’une interface en verre éclairée
par une onde plane à 45°. Composantes polaires et azimutales du champ, au
dessus et en dessous de l’interface.
3.2 Transferts de chaleur
aux nano-échelles
Le développement de nouveaux matériaux nanostructurés
(nanofilms, nanofils, nanotubes, …), implique de nouvelles
approches physiques pour modéliser le comportement thermique de ces milieux de l’échelle atomique à celle du milieu
massif. Des modèles multi-échelles caractérisant le transport de la chaleur dans et au voisinage de ces matériaux
sont désormais indispensables. Nos activités de recherche
dans ce domaine visent à mieux comprendre les mécanismes physiques associés à la propagation du rayonnement
au voisinage de ces objets (équation de Maxwell en champ
proche) et au transport des phonons en leur sein (équation de
Boltzmann). Dans le cas de la modélisation du rayonnement
en champ proche, nous nous intéressons en particulier à la
diffusion des ondes évanescentes (Fig. E14) par des objets
de taille micrométrique. Un des objectifs de cette recherche
concerne la mise au point d’un système d’imagerie thermique
à haute résolution dans l’infrarouge (Fig. E15).
Les travaux entrepris par le biais de calculs FDTD (Finite
Differences Time Domain) et d’expérimentations (microscope AFM et détection IR) ont d’ores et déjà donné des
résultats encourageants [ACL:E103] utiles à l’amélioration
62
Fig. E15 - Dispositif de mesure des ondes évanescentes diffusées en champ
proche par une sonde de taille nanométrique installée sur un microscope à
force atomique (AFM).
Par exemple, en employant cette technique, il est possible de
simuler la transition entre des régimes de conduction 1D et
3D dans des nanofils de silicium à des températures cryogéniques (Fig. E16) et ce, en bon accord avec les rares expériences existantes. Ces apports récents s’inscrivent dans la
continuité des travaux entrepris depuis quelques années sur
cette thématique et dans laquelle de nombreuses questions
restent ouvertes. Un des axes de recherche que nous développons actuellement est celui du transport des phonons à travers une interface entre deux matériaux de nature différente.
Le milieu va alors absorber de l’eau occasionnant ainsi une
expansion de la matrice poreuse. Pour contenir cette expansion, un excès de pression doit être exercé : pression dite de
disjonction à l’échelle nanoscopique entre deux feuillets et de
gonflement à l’échelle macroscopique.
Fig. E16 : Conductance de nanofils de silicium normée par le quantum de
conductance (g0). Transition du régime 1D (nanofil) au régime 3D (matériau
massif) quand le diamètre et la température augmentent.
L’objectif est de mieux comprendre comment la nanostructuration d’objets permet de contrôler le transport de la chaleur
et ainsi proposer de nouveaux matériaux pour des applications telles que la thermoélectricité ou le photovoltaïque.
Nous collaborons sur cette thématique avec plusieurs laboratoires nationaux (Institut P’, CETHIL, EM2C). Actuellement,
nous nous focalisons sur la modélisation thermique des
super-réseaux (empilement de semiconducteurs aux propriétés thermiques et électriques spécifiques). Dans ce cadre,
nous avons porté l’ANR Jeune Chercheur “Transferts couplés
rayonnement conduction aux petites échelles” (2005/2008).
4. TRANSFERTS EN
MILIEUX POREUX
4.1. Electro-chimiohydromécanique des milieux
poreux déformables
La motivation est la compréhension fine et la modélisation
des processus électro-chimio-hydro-mécaniques dans les
milieux poreux déformables. Une application est le stockage
des déchets nucléaires (participation au GDR CNRS MoMaS
(Modélisations Mathématiques et Simulations des stockages)
mais peut aussi être les membranes de pile à combustible
[ACL:E27], la perforation des puits de pétrole, le comportement des tissus mous,... Cette action se déroule dans le cadre
d’une collaboration suivie avec le Brésil (Pr. Márcio Murad,
Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis,
RJ, Brésil).
La compréhension des phénomènes de transport au travers
d’un milieu argileux gonflant requiert une description simultanée des transferts de charge, d’eau et de soluté (sel) mettant en jeu diverses échelles de longueur. A l’échelle nanoscopique, du fait des imperfections cristallographiques, les
feuillets d’argile possèdent une densité de charge négative à
leur surface. Quand ces feuillets sont saturés par une solution
aqueuse saline, la densité surfacique de charge est neutralisée par un excès de cations relativement aux anions. Il en
résulte un excès d’ions par rapport à la solution libre ou bulk
qui entraîne une diminution du potentiel chimique de l’eau.
Le milieu poreux déformable a été modélisé comme un système hiérarchique composé de diverses échelles de longueur
variant de l’angström au mètre. La méthode de changement
d’échelle est l’homogénéisation périodique. Les phénomènes
macroscopiques électrocinétiques comme le flux d’eau par
électro-osmose sous l’action du gradient de potentiel de
courant, le mouvement électrophorétique des ions et le gonflement induit par osmose sont obtenus en homogénéisant
les équations de l’électro-hydrodynamique (mouvement de
la solution électrolytique) couplées aux équations de NernstPlanck (transport des ions) et de Poisson-Boltzmann (distribution du potentiel électrique). Cette méthode fournit une
représentation micromécanique explicite des coefficients du
modèle et de la pression de gonflement du milieu.
Les premiers modèles étaient à deux échelles (du nanoscopique vers le microscopique). Pour une argile naturelle, il est
nécessaire d’incorporer une troisième échelle macroscopique
où coexistent les particules d’argiles (ou blocs) et des micropores (ou fissures). Avec une approche de type double porosité classique dans les systèmes blocs-fissures, un changement d’échelle rigoureux a pu être réalisé [ACL:E39].
Une série d’études a été consacrée à l’influence de la chimie
et notamment du pH. Par exemple, dans une expérience
d’électro-osmose, des variations de pH seront nécessairement observées à l’anode et à la cathode (acidification à
l’anode et basification à la cathode correspondant à l’hydrolyse nécessaire à la production/consommation des électrons). Cette variation de pH du milieu va entraîner, du fait
des mécanismes de protonation/déprotonation, une variation de la charge de surface. L’analyse théorique de ces effets
a été effectuée aussi bien dans le cas d’une smectite (argile
gonflante) à l’échelle interfoliaire [ACL:E11] que pour le cas
d’une kaolinite (argile non gonflante) où la charge électrique
est essentiellement due aux extrémités rompues des feuillets
et où le transport ne s’effectue qu’au travers du réseau de
micropores [ACL:E75,E76,E77].
La méthode retenue, en propageant la physique de l’échelle
nanoscopique vers les échelles macroscopiques, fournit un
cadre rigoureux mais la qualité de ses prédictions dépend
à l’évidence de la physique retenue à la plus petite échelle.
Le prolongement de ce travail vise à rendre compte du comportement attractif constaté dans le cas des ions bivalents
(argiles calciques) alors que les argiles (sodiques) avec des
contre-ions monovalents gonflent toujours.
La description continue retenue initialement à l’échelle nanoscopique (équation de Poisson-Boltzmann) est incapable de
décrire ce comportement, d’où le recours à une description
physico-chimique plus sophistiquée (équation de OrnsteinZernike avec fermeture de type HNC) pour prendre en compte
les effets de corrélations entre les ions. Les premiers résultats
sont en cours de publication [Statistical mechanics-based
multiscale models of swelling porous media including ion size
correlations, C. Moyne, T. D. Le, S. A. Lima and M. A. Murad,
Mechanics and Physics of Porous Solids – A tribute to Prof.
Olivier Coussy] (Fig. E17).
63
a - Géométrie en proche paroi chauffée (flux imposé) : lit de billes et écoulement
Fig. E17 : Pression de disjonction π entre deux feuillets d’argile de densité surfacique de charge σ séparés de τ /d où d = 4.25 Å est la taille des ions bivalents
de concentration c = 0.001 M (____ : modèle numérique ; - - - : répartition
uniforme des ions ; . - et … : modèle de Poisson-Boltzmann avec seulement des
contre-ions ou le sel).
Enfin par souci d’application, une collaboration avec le
Laboratoire Sol Environnement (LES, Unité Mixte de Recherche
INPL–INRA) est en cours autour de deux sujets : la modélisation de la phytoremédiation du cadmium assistée par l’adjonction d’un ligand et une modélisation des variations de pH
au voisinage des racines.
b - Thermogrammes mesurés par quatre thermocouples et températures recalculées par le modèle (estimation Bayesienne, écoulement d’air dans un lit de
billes de verre monodisperse)
4.2 Dispersion en milieux
poreux et IRM
a) Dispersion thermique en lit granulaire
Cette thématique portant sur la maîtrise de la dispersion
thermique dans les réacteurs à lit fixe, fait l’objet d’une collaboration avec l’IFP-Energies Nouvelles - Lyon depuis plusieurs
années. Après avoir mis au point un modèle dispersif utilisable à coeur de réacteur [ACL:E17], un modèle de transfert
thermique en proche paroi a été développé [ACL:E90]. Nous
avons ainsi mis en évidence un effet thermique de paroi non
négligeable causé par la variation de porosité du lit au voisinage de la paroi et les survitesses qui en résultent. Nous
avons proposé un raccordement du cœur du lit, où le modèle
thermique précédent est légitime, à la paroi, à l’aide d’une
couche débitante homogénéisée. Cette approche a été validée par une estimation expérimentale des paramètres du
modèle sur un dispositif de laboratoire (lit de billes de verre
monodisperse traversée par un écoulement d’air). Cette
caractérisation utilise une procédure d’inversion originale
reposant sur une approche Bayesienne (Fig. E18).
b) Contrôle non destructif des infiltrations dans des digues
Nous avons commencé en 2010 une collaboration avec la
DER EdF (Chatou) sur la détection d’éventuelles fuites d’eau
à travers les digues en terre le long des canaux, ainsi que
l’évaluation de leur débit, en utilisant des capteurs à fibre
optique (fluorescence induite laser) permettant la mesure de
la température locale (tous les mètres) sur de très longues
distances (plusieurs kilomètres). L’apparition d’une fuite, du
fait d’un défaut d’étanchéité à l’interface digue/terre, se traduit par l’infiltration de l’eau du canal dans la digue et rapproche de ce fait la température mesurée en son sein de celle
de l’eau du canal.
64
Fig. E18 - Dispersion thermique en proche paroi
c) Caractérisation des écoulements en milieux poreux
par IRM
Dans le cadre de l’opération “Voir dans l’opaque”, portée par
la Fédération de Recherche Jacques Villermaux (FR 2863),
nous nous intéressons à l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) pour investiguer les
milieux poreux. Nous cherchons à obtenir par IRM la structure interne des milieux poreux et aussi à décrire les phénomènes de transport en leur sein. Les images sont réalisées
sur un équipement d’IRM à large ouverture horizontale (40
cm) dédié aux applications en ingénierie (BioSpec 100 MHz –
Bruker, entièrement remis à niveau).
Nous utilisons des séquences d’écho de spin en densité de
protons pour recueillir la structure du milieu poreux suivant
des coupes préalablement choisies. Nous obtenons également à l’aide de séquences PGSE (Pulsed Gradient Spin Echo)
le champ de vitesse de l’écoulement qui traverse le milieu
poreux. L’objectif du travail est la mise au point et l’amélioration des techniques d’IRM (en concentration et vitesse) en
mettant l’accent sur la précision des mesures quantitatives.
Nous privilégions par exemple les séquences en écho de spin,
moins classiques que les séquences d’écho de gradient, largement employées en imagerie médicale, car les premières
sont moins sensibles à la présence des interfaces liquidesolide qui dégradent l’homogénéité du champ magnétique
et altèrent la qualité des mesures. Cet effet est plus marqué
dans les matériaux poreux classiques que dans les tissus
biologiques en raison du plus fort contraste de susceptibilité
magnétique entre les parties solides et les parties fluides.
Les techniques de vélocimétrie par IRM sont actuellement
testées et optimisées pour réaliser des mesures de vitesse
d’écoulement en milieu poreux. Dans les conditions les plus
favorables (écoulement dans un lit de billes en polymère de
gros diamètre saturé d’eau (Fig. E19), nous obtenons une
précision sur les débits d’écoulement de l’ordre de 3 %.
Pour des situations plus représentatives de milieux poreux
naturels (empilement de billes de diamètre 500 µm, voir la
figure E20), la précision sur les mesures de débits est moins
bonne (~5 %) car les images de vitesse doivent être corrigées
des effets de volume partiel (présence de solide et de liquide
au sein d’un même voxel) et d’aliasing de phase (déphasage
supérieur à π rad pour certaines survitesses). Il est nécessaire d’utiliser, conjointement à l’image de vitesse, une image
de porosité pour traiter l’effet de volume partiel. Les gradients de champ magnétique doivent être choisis de façon
optimale pour éviter les effets d’aliasing de phase.
Fig. E22 - Profils radiaux de porosité et de vitesse obtenus par IRM pour un
empilement de billes en polystyrène de diamètre 0,5 mm traversé par un débit
d’eau de 0,254 g/s (conduite cylindrique).
Fig. E19 - Champ de vitesse obtenu par IRM pour un débit d’eau de 0,91 g/s
Remarquons, qu’à la différence de la méthode d’inversion
de signaux transitoires de thermocouples insérés dans un lit
granulaire, qui ne permet que d’accéder à la vitesse de filtration moyenne de l’écoulement sur l’épaisseur de la couche en
proche paroi (épaisseur d’un rayon de bille ici, voir la figure
E21 et la section 1.4.2a), sans pouvoir la relier avec la distribution locale de porosité, la technique IRM décrite ici permet
d’accéder à toutes les informations locales : champ de porosité et de vitesse de filtration (voir la figure E22).
dans un empilement de billes (diamètre 3,175 mm). Le débit mesuré par IRM
coïncide à moins de 3 % près au débit imposé.
Les travaux actuels sur l’utilisation des méthodes IRM en
milieux poreux concernent :
- la mise au point des mesures de saturation en fluide et
de vitesse en milieu poreux non-saturé (liquide-gaz ou
liquide-liquide),
- la mise au point des mesures de dispersion massique en
milieu poreux par IRM,
- le mélange de deux fluides à fort contraste de viscosité au
travers d’une pastille poreuse.
Fig. E20 - Champ de vitesse obtenu par IRM pour un empilement de billes
en polystyrène (diamètre 0,5 mm) traversé par un débit d’eau de 0,254 g/s.
Le débit mesuré par IRM coïncide à 5 % près au débit imposé. Epaisseur de
tranche : 20 mm
Fig. E21 - Rapport ω entre les vitesses moyennes de filtration d’air unw en
proche paroi (épaisseur d’un rayon de bille) et la vitesse correspondante ucore
à cœur, pour différentes valeurs du nombre de Reynolds particulaire : estimations expérimentales (unw est estimée à partir de l’inversion de signaux de thermocouples et du modèle - section 1.4.2a) et sorties de modèles d’écoulement
pour différents modèles de variation de porosité avec la distance à la paroi).
4.3. Transport multiphasique
en milieux poreux et
géo-énergies
a) Méthode des saturations négatives, écoulements
diphasiques en milieux poreux
Nous avons développé une nouvelle méthode conceptuelle
de modélisation numérique et analytique pour un écoulement diphasique partiellement miscible avec un nombre de
phases variable selon les domaines et pour des interfaces
mobiles entre ces zones (des interfaces de “disparition” des
phases). Celle-ci consiste à remplacer le fluide réel dans
toutes les zones par un fluide diphasique fictif et doté de propriétés d’équivalentes spécifiques. La détection d’une interface correspond au passage de la saturation d’une phase
de 0 à 1, ou l’inverse. Ainsi, la saturation peut devenir négative. Nous avons montré que le modèle canonique de ce système se réduit à une équation de diffusion-convection à non
65
linéarités discontinues et dégénérantes (c’est-à-dire conduisant au changemanet du type de l’équation différentielle qui
décrit le processus). Cette méthode originale de régularisation [ACL:E13,E14,E51] a été développée en collaboration
avec l’Université de Lyon (Andro Mikelic) et avec Total dans
le cadre du GDR CNRS MoMaS (voir section 1.4.1). Elle est
maintenant utilisée par l’IFP (Laboratoire de Mathématiques
Appliquées), par l’Université de Delft (une thèse en cours), et
par l’Université de Stanford (Groupe de Tchelepi).
b) Modèles macroscopiques non locaux des écoulements
en milieux multi-échelles
La diffusion linéaire a été étudiée pour un milieu constitué de plusieurs échelles auto-similaires, correspondant à
une double porosité à chaque échelle. Dans le cas de deux
échelles, le modèle macroscopique fait apparaître un terme
de mémoire. Dans le cas d’un nombre infini d’échelles, le
modèle macroscopique limite est représenté par une équation intégro-différentielle dont le noyau est la solution d’une
autre équation intégro-differentielle non linéaire. Nous avons
ainsi montré que la non localité peut générer de la non linéarité [ACL:E12,E15].
c) Modélisation des tranports des colloides en milieux
saturés
Un modèle conceptuel a été développé, en collaboration
avec l’Australian Nuclear Centre of Sidney, de transport des
colloides en milieux poreux saturés, qui prédit l‘effet de facilitation du transport des particules nano- et micro-métriques
(“facilitation effect”) observé dans les expériences. Le modèle
considère ce système comme pseudo-diphasique, avec un
échange de masse entre l’eau pure et la suspension colloïdale. Les résultats numériques obtenus ont permis de justifier
parfaitement les données expérimentales : [ACL:E35,E42].
d) Modèles conceptuels des écoulements diphasiques
avec la dynamique de populations bactériennes.
Application aux stockages souterrains de l’hydrogène
L’injection des différents gaz dans les réservoirs souterrains
provoque souvent une forte activité bactérienne. La population bactérienne croît rapidement en consommant le gaz en
tant que nourriture et énergie. Ceci conduit à une diminution
des nutriments et donc à une régression de la population.
Une telle évolution cyclique, à oscillations non linéaires, est
caractéristique de ces systèmes.
Fig. E23 - Auto-oscillations spatiales de concentration du H2 dans un stockage souterrain pour des régimes differents de croissance de la population
bactérienne.
Un modèle généralisé de Turing a été construit, dans le
cas d’une cinétique non linéaire de croissance de la population associée à une seule réaction chimique. Il contient
66
un attracteur sous forme d’un cycle limite qui détermine les
solutions de type auto-oscillations. Deux scénarios oscillants
ont été détectés théoriquement : l’un d’eux est une onde à une
échelle, tandis que l’autre est caractérisé par deux échelles
d’oscillations (voir les figures E23 a et b). Ces modèles originaux [ACL:E105;ACLN:E31] ont été appliqués aux stockages
souterrains d’hydrogène en aquifères, gaz qui est consommé
par les bactéries méthanogènes. Les simulations ont permis d’expliquer les phénomènes réels observés dans ces
stockages.
e) Balayage du gaz du réservoir souterrain par l’aquifère
adjacent
Nous avons construit un modèle mathématique de réservoir
souterrain de gaz dont la surface inférieure est en contact
avec un aquifère. Les composants du gaz sont alors présents
dans l’eau suite à leur dissolution. L’apport naturel d’eau
fraîche perturbe l’équilibre chimique avec le gaz et conduit
à la dissolution continue du gaz dans l’eau. Les gradients
de concentration créés produisent alors une diffusion permanente du gaz vers l’interface. Dans un réservoir de gaz
naturel, un tel processus peut faire disparaître tout le CO2
ou l’H2S du réservoir, en augmentant la qualité du gaz.
Ce modèle a été développé puis réduit, par des méthodes
asymptotiques (shallow water approach) : une équation
intégro-différentielle à noyau Abélien permet d’obtenir des
solutions analytiques. Celles-ci ont permis l’étude de ce processus, le modèle et la méthodologie ont été utilisés par les
géo-chimistes de Total.
f) Ecoulements non linéaires en milieux poreux à grands
nombres de Reynolds
Nous avons étudié les lois d’écoulement aux grands nombres
de Reynolds (Re) qui ne peuvent pas être décrits par la loi
de Darcy. Le problème fondamental découle ici des lois de
symétrie qui imposent certaines contraintes sur la forme de
la correction non linéaire dans l’équation macroscopique de
la quantité du mouvement. Ces dernières entrent en contradiction avec les données expérimentales obtenues par plusieurs groupes de chercheurs (paradoxe de d’Alembert).
Pour résoudre ce paradoxe, nous avons proposé de séparer
les effets inertiels purs et les effets inertiel-visqueux croisés,
qui ont une nature tensorielle différente. Une telle séparation
nous a permis de séparer asymptotiquement l’opérateur non
linéaire dans la procédure d’homogénéisation des équations
de Navier-Stokes et de construire un modèle effectif non
linéaire de l’écoulement qui reste valable jusqu’à Re < 120
[ACL:E12,E37].
g) Ecoulements et transfert de masse en milieux poreux
et en fractures
Nous avons étudié la dispersion en milieux hétérogènes
(milieux poreux et fractures) en adoptant une modélisation
de type milieu poreux stratifié équivalent [ACL:E21,E55].
Les écoulements monophasiques et diphasiques inertiels en
micro canaux (thèse d’Abdelkader Salim, [ACL:E49,E50]),
puis en fractures réelles [ACL:E65] ont donné lieu à une
approche expérimentale.
Dans le cadre de projets ANR (Geocarbone Injectivité,
Integrité et Monitoring), nous avons modélisé la diffusion de
gaz à travers un milieu poreux, dans le contexte du stockage
du CO2 [ACL:E80,E91,E111] ainsi que l’altération des propriétés hydrodynamiques des roches réservoir (calcaire et
grès) par injection de CO2 [ACL:E113].
5. PILE À COMBUSTIBLE
ET SYSTÈMES
5.1. Piles à combustible
En 2004, le LEMTA a décidé de mettre en place une plate-forme
nationale de recherche sur les piles à combustible à membrane, avec le soutien du CNRS et ce, dans le cadre plus large
des activités de la Fédération Jacques Villermaux. Aujourd’hui,
cette plate-forme se compose d’un ensemble de bancs d’essais répartis dans trois laboratoires : le LRGP, le GREEN et le
LEMTA. Au LEMTA, une première salle d’expérimentation, équipée selon les normes de sécurité en vigueur, a été mise en service en 2004, une seconde a suivi fin 2009 pour accompagner
le développement des activités expérimentales. Actuellement,
nous disposons de 7 postes de travail alimentés en hydrogène
répartis dans ces 2 salles. Les bancs d’essais qui y sont installés permettent l’analyse du fonctionnement de cellules dont
la surface active peut s’étendre de quelques cm² à quelques
centaines de cm², les valeurs les plus élevées étant caractéristiques des piles de puissance 1 qui se généraliseront à l’avenir,
par exemple dans les véhicules à propulsion électrique.
Sur le plan scientifique, notre point de vue se situe entre celui
des électrochimistes qui se préoccupent des phénomènes
ayant lieu à l’échelle du grain de catalyseur (quelques nanomètres) et celui des électrotechniciens qui développent une
approche plus globale centrée sur le comportement macroscopique des piles. D’une manière générale, les travaux s’articulent autour des deux points suivants :
i) Compréhension des phénomènes de transport couplés de
matière, de chaleur et de charges dans les Assemblages
Membrane-Electrodes (AME) des piles PEMFC.
ii) Caractérisation des propriétés de transport des composants et des matériaux utilisés en cœur de pile, les efforts
actuels portant principalement sur les membranes.
La période 2007-2010 se caractérise par un développement très important de l’activité expérimentale dont les deux
points forts sont incontestablement notre savoir-faire dans
la conception, la fabrication et l’utilisation de cellules
instrumentées donnant accès aux conditions de fonctionnement locales, ainsi que l’utilisation de l’outil RMN.
Ces développements ont eu lieu dans le cadre de collaborations industrielles (avec principalement Hélion, PSA et Air
Liquide) et internationales, avec l’Institut de Recherche sur
l’Hydrogène de l’Université de Trois Rivières au Canada (une
thèse en cotutelle entre 2006 et 2009) et l’Université de WestVirginia aux USA (travaux en cours sur la caractérisation de
membranes hybrides polymère/céramique). L’équipe participe ou a participé à plusieurs projets d’envergure regroupant
les principaux acteurs nationaux du secteur : SPACT80 (1 &
2)2, ARTEMIS3 et H2E4. Enfin, nous participons également au
GdR PACS5 et les trois tutelles du Laboratoire (UHP, INPL et
CNRS) sont membres fondateurs du laboratoire commun de
Belfort FC Lab.
a) Compréhension des phénomènes de transport couplés de matière, de chaleur et de charges dans les
Assemblages Membrane-Electrodes (AME) des piles
Ces recherches tendent vers plusieurs objectifs complémentaires :
• Caractériser les hétérogénéités de fonctionnement dans
les cellules de pile à combustible en régime stationnaire.
Ces travaux doivent être considérés comme un préalable à
une analyse plus détaillée des phénomènes de transport en
cœur de pile. Les premiers résultats ont été obtenus grâce
à l’IRM, dans le cadre d’une thèse en cotutelle avec l’équipe
de Méthodologie RMN du CRM², UMR Nancy UniversitéCNRS : les premières images RMN d’une pile à combustible
en fonctionnement (figure E24) ont été retenues par le CNRS
pour figurer parmi les faits marquants de l’année 2008
[ACL:E4,E22,E23] ; une étude bibliographique réalisée fin
2010 nous a montré que seuls six groupes de recherche sur
le plan mondial (en incluant le nôtre) étudient, ou ont étudié, certains aspects de la gestion de l’eau dans les piles à
combustible à membrane à l’aide de méthodes IRM. Les cinq
autres groupes appartiennent à des instituts non-européens,
principalement en Amérique du Nord.
Fig. E24 : Mini-pile adaptée à la taille des sondes RMN et visualisation de l’eau
produite au cours de son fonctionnement dans un imageur.
Les hétérogénéités de fonctionnement mises en avant par
l’IRM, et en particulier l’existence d’un gradient d’humidification entre l’entrée et la sortie de l’air, ont été confirmées
ensuite grâce à la première pile instrumentée construite au
LEMTA [ACL:E38]. Sur cette pile, on a pu mesurer des profils de courant semblables à ceux prévus par les modèles
[ACL:E61,E84]. Les développements les plus récents de
cette thématique concernent la spectroscopie d’impédance
locale, dont on attend des informations beaucoup plus riches
[ACL:E100] ; cependant, il est nécessaire pour cela de s’appuyer sur des modèles permettant d’identifier les principaux
paramètres de transport de l’oxygène et des charges.
1 Les piles à combustible monocellules sont utilisées principalement en laboratoire. Une pile à combustible fonctionnelle consiste généralement en un assemblage
(stack en anglais) de plusieurs dizaines voire plusieurs centaines de cellules élémentaires.
2 Le projet SPACT80 (2005 – 2008) a été financé par le réseau PACCO puis actuellement par le programme PAN’H de l’ANR. Il a réuni les laboratoires de la Fédération
Jacques Villermaux (LEMTA, GREEN, LSGC), L2ES de l’UTBM à Belfort, l’INRETS, le CEA, la DGA, la SNCF et Hélion. L’objectif de SPACT80 concerne la mise en œuvre
d’une pile de 80 kW pour la traction ferroviaire (SNCF) ou automobile (DGA).
3 Le projet ARTEMIS (Action de Réduction du TEMps de démarrage et d’optImisation des Systèmes de puissance à pile à combustible pour le secours électrique) est
financé depuis 2009 par le programme PAN-H de l’ANR. Il réunit HELION, le CEA, le LEPMI et le LEMTA (fin prévue en 2011).
4 Le projet H2E (Hydrogène Horizon Energie), piloté par Air Liquide, est un projet d’envergure subventionné à hauteur de plus de 65 M€ qui vise à développer la filière
hydrogène en France –hors transports. Le programme regroupe des partenaires industriels, parmi lesquels : Axane, Hélion (Areva), Alfa Laval Vicarb, Imphy Alloys,
des PME : Raigi et Alphaplast, l’Institut de Soudure, le CEA, l’INERIS et neuf laboratoires publics de recherche, dont le LEMTA pour la partie pile (2009 - 2014).
5 PACEM : Piles A Combustible à Electrolyte Membrane (2002-2005) - PACTE : Piles A Combustible Tout Electrolyte (2006-2009) – PACS : Piles A Combustible,
Systèmes (2010-2013).
67
• Mieux comprendre les phénomènes qui gouvernent les
flux d’eau dans les piles, qu’il s’agisse des écoulements
diphasiques dans les canaux des plaques bipolaires ou
bien des transferts dans la direction perpendiculaire aux
électrodes.
En ce qui concerne les écoulements diphasiques dans
les canaux, les premiers résultats [ACL:E88] obtenus avec
une cellule transparente mono-canal montrent que le débit
d’air contrôle la transition entre deux types d’écoulements
: un déplacement d’eau lent et intermittent sous forme de
bouchons à faible débit et une évacuation plus régulière
sous forme de petites gouttelettes à fort débit. En parallèle,
une coopération avec le LRGP a permis de mettre au point
un micro-capteur, implantable dans les canaux d’une pile à
combustible de géométrie quelconque, et capable de suivre
en temps réel l’apparition et le déplacement des bouchons
d’eau liquide [ACL:E86]. D’autre part, des études plus amont
de caractérisation des écoulements diphasiques dans les
mini-canaux des plaques bipolaires ont été réalisées dans le
cadre d’un contrat de prestation pour PSA en 2010.
Les travaux consacrés aux transferts d’eau dans la direction perpendiculaire aux électrodes trouvent leur origine
dans la confrontation entre les résultats expérimentaux portant sur le coefficient de partage de l’eau (la fraction de l’eau
produite par la pile récupérée à l’anode ou à la cathode)
[ACL:E53] et ceux de modèles isothermes [ACL:E84] comme
celui réalisé lors d’une thèse en cotutelle avec l’Université de
Québec Trois-Rivières au Canada : les modes de transfert
principaux de l’eau restent à l’évidence mal compris et il est
probable que les mécanismes prépondérants soient de type
évaporation/condensation, donc gouvernés principalement
par les gradients de température. Les références à des travaux de ce type étant très rares dans la littérature 6, ils constituent aujourd’hui l’objet principal d’une thèse.
Fig. E25 : Cellule segmentée à géométrie simplifiée ; elle comporte 20 segments équipotentiels mais sur lesquels la collecte du courant est indépendante.
• Analyser certains mécanismes de vieillissement des cellules, comme par exemple la corrosion du carbone qui supporte le catalyseur des électrodes : cette corrosion est liée à
l’apparition de courants négatifs (en référence au sens normal de fonctionnement) pendant les phases d’arrêt/démarrage. Ces courants négatifs se produisent lorsqu’une partie
de la cellule est active (les deux électrodes sont alimentées
en gaz) tandis qu’une autre partie ne fonctionne plus, ou pas
encore. Dans ce cas, la partie active de la cellule débite un
courant dans la partie passive ce qui se traduit, en présence
d’oxygène à l’anode, par l’oxydation du carbone qui supporte
le platine à la cathode 7. Les courants négatifs n’ont été
que très rarement observés dans une cellule en fonctionnement [ACL:E101] car il est nécessaire pour cela de disposer
d’une pile segmentée et de réaliser les mesures avec une
instrumentation et un équipement qui offrent une très faible
résistance électrique (figure E25). D’autre part, les courants
négatifs comportent une composante faradique et une composante capacitive : lorsque la composante capacitive est
prépondérante, la corrosion du carbone est faible ou inexistante [ACL:E101]. Ces travaux constituent actuellement
le socle de notre participation au programme H2E4 : nous
contribuons à l’optimisation des protocoles de marche/arrêt
utilisés sur les piles et les systèmes Axane afin de minimiser
les dommages aux électrodes.
• Comprendre et modéliser la réponse en tension des piles
aux fortes variations des paramètres de fonctionnement
(densité de courant, température, …). En effet, il existe un
arrière-plan théorique à la spectroscopie d’impédance mais
celui-ci ne considère que la réponse des systèmes électrochimiques à des petits signaux. Ces travaux ont débuté dans
le cadre d’une première collaboration avec Helion où l’on a
modélisé et mesuré les effets d’une variation brutale de la
température [ACL:E29]. Aujourd’hui, ils se poursuivent, toujours avec Helion, à travers le projet ANR ARTEMIS qui vise à
optimiser le temps de démarrage des piles utilisées pour
l’alimentation des groupes de secours. Une partie des expériences est réalisée sur un stack H2/O2 fabriqué par Hélion qui
fournit des résultats globaux, tels que l’intensité moyenne de
la pile. En complément, la cellule segmentée de la figure E25
apporte de nombreuses informations sur les conditions de
fonctionnement locales lors des phases de prise de charge.
Au delà des résultats spécifiques à chacune des thématiques évoquées ci-dessus, ces travaux ont montré que les
phénomènes locaux ou transitoires observés sur des cellules
segmentées et/ou instrumentées, souvent à géométrie simplifiée, restaient représentatifs, au moins qualitativement,
de ceux qui se produisent dans des piles dont la géométrie
est plus complexe. Cela permet au LEMTA de contribuer de
manière significative aux progrès de ses principaux partenaires industriels (Hélion, Axane et PSA) en mettant en avant
ou en caractérisant les limites ou les défauts de fonctionnement des piles qu’ils construisent ou qu’ils utilisent, dans
des conditions de fonctionnement données.
b) Caractérisation des matériaux et composants
Les propriétés de transport des différents composants d’une
pile à combustible (membranes, électrodes, couches de
diffusion) sont relativement mal connues, ce qui ne permet
pas de réaliser des modèles précis, ni de couvrir l’intégralité
du domaine de fonctionnement (en température, humidité,
pression, …) des PEMFC. Ces incertitudes concernent par
exemple la conductivité thermique des feutres carbones utilisés comme couches de diffusion, que nous avons étudiée
en premier lieu [ACL:E48] ; elles concernent également les
matériaux des membranes, dont le Nafion, pourtant très
étudié. Les membranes sont des milieux poreux électriquement chargés, saturés en eau, donc les propriétés de transport peuvent dans une certaine mesure, être modélisées
[ACL:E27] : ces modèles ne présentent cependant qu’un
intérêt limité en l’absence de données expérimentales fiables
permettant de les valider.
Nos travaux de caractérisation des membranes sont réalisés
en grande partie avec l’équipe de Méthodologie RMN du CRM²
(UMR Nancy Université–CNRS). Les premiers résultats obtenus par RMN ont mis en avant l’influence du pré-traitement
6 R. ZAFFOU, J. S. YI, H. R. KUNZ, J. M. FENTON, Temperature-Driven Water Transport Through Membrane electrode Assembly of Proton Exchange Membrane Fuel Cells,
Electrochemical and Solid-State Letters 9, A418-A422, 2006.
7 C.A. REISER, L. BREGOLI, T.W. PATTERSON, J.S. YI, Electrochemical and Solid-State Letters, 8 (6) A273-A276, 2005.
68
chimique sur le coefficient de diffusion de l’eau dans la structure poreuse [ACL:E134]. Des mesures de sorption, réalisées
cette fois-ci de façon très classique par pesée, ont également montré que le contenu en eau des membranes était
largement dépendant de leur température de séchage, ce
qui explique sans doute la relative dispersion des quelques
résultats disponibles dans la littérature. Ces travaux concernent également les matériaux alternatifs au Nafion comme
les membranes composites polymère/céramique synthétisées par le “Fuel Cell Center” de l’Université de West Virginia
(Etats-Unis), caractérisées au LEMTA dans le cadre d’une
thèse.
c) Construction de piles
En guise de conclusion à ces paragraphes sur les activités
piles à combustible, signalons que nous avons conçu et fabriqué en 2008 une pile complète de 1,5 kW (2 kW crête) qui a
servi à produire l’énergie électrique d’un véhicule participant
à l’Eco-Marathon Shell dans la catégorie urban concept (Fig.
E26). Aujourd’hui, nous travaillons sur une pile de plus petite
taille, destinée à alimenter des appareils électroniques portatifs dans des sites isolés et qui sera achevée en cours d’année 2011. Son architecture s’appuie sur des choix innovants
liés au refroidissement et à l’architecture électrique, plusieurs
d’entre-eux étant brevetables.
5.2 Systèmes énergétiques
Les activités piles à combustible présentées plus haut trouvent un prolongement dans la thématique “système énergétique” à travers deux thèses : l’une dont les travaux ont pour
l’essentiel été attachés au projet EPACOP 8 [ACL:E47] et une
seconde dans le cadre d’une collaboration tripartite entre le
LEMTA, Helion et PSA : le travail portait sur l’optimisation de
la ligne d’air d’un système pile à combustible pour l’automobile. Ces travaux trouvent un écho dans une thèse Cifre avec
Renault, qui concernent cette fois-ci le refroidissement des
gaz dans la ligne d’air d’un moteur à combustion interne.
Une part importante des activités systèmes est consacrée aux
cycles moteurs à combustion externe (Stirling et Rankine),
notamment à travers deux thèses en cotutelle avec l’Université Polytechnique de Bucarest. Ces cycles sont des supports
naturels au développement des applications de la cogénération, à différentes échelles. Ils sont également bien adaptés
aux sources basses et moyennes température, dont l’énergie
solaire (contrat ADEME – Schneider). Les méthodes d’optimisation développées s’appuient essentiellement sur l’analyse
énergétique et exergétique [ACL:E30].
Parmi les actions en cours, il est à noter que le Laboratoire
a joué un rôle d’initiateur sur la thématique micro-cogénération, qui a pu être développée depuis 5 ans grâce au
soutien initial d’un PIE CNRS ; la communauté française des
thermodynamiciens est maintenant bien structurée sur ce
thème, de même que sur celui de l’efficacité énergétique.
Enfin, notons également que le Laboratoire est à l’origine des
colloques COFRET qui se déroulent maintenant tous les deux
ans sous l’égide de la SFT et de la SRT (Société Roumaine de
Thermotechnique).
Fig. E26 : Pile PEMFC compacte de 1,5 kW (2 kW en crête) conçue et fabriquée
au LEMTA. La pile comporte 38 cellules et dispose de son propre humidificateur (à droite).
8 Le projet EPACOP (Expérimentation de cinq Piles A Combustible sur sites Opérationnels, 2002-2005) était piloté par Gaz de France et co-financé par l’ADEME. Nos
travaux ont consisté à réaliser l’analyse des performances énergétiques d’un système de cogénération à pile à combustible basse température alimenté au gaz naturel.
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PUBLICATIONS
Publications du Groupe "Mécanique des matériaux et structures"
Articles dans des revues internationales ou nationales répertoriées
avec comité de lecture
Année 2007
ACL : S1
S. André, C. Baravian, N. Renault, and C. Cunat, "In situ mechanical characterization of polymers
with the association of three optical techniques", Applied Physics Letters, vol. 91, 071919, 2007.
ACL : S2
B. Ben Boubaker, B. Haussy, and J.F. Ganghoffer, "Discrete models of woven structures.
Macroscopic approach", Composites Part B - Engineering, vol. 38, pp. 498-505, 2007.
ACL : S3
B. Ben Boubaker, B. Haussy, and J.F. Ganghoffer, "Consideration of the yarn-yarn interactions in
méso/macro discrete model of fabric. Part I : single yarn behaviour", Mechanics Research
Communications, vol. 34, pp. 359-370, 2007.
ACL : S4
B. Ben Boubaker, B. Haussy, and J.F. Ganghoffer, "Consideration of the yarn-yarn interactions in
méso/macro discrete model of fabric. Part II: Woven fabric under uniaxial and biaxial extension",
Mechanics Research Communications, vol. 34, pp. 371-378, 2007.
ACL : S5
B. Ben Boubaker, B. Haussy, and J.F. Ganghoffer, "Discrete woven structure modele: yarn-yarn
friction", Comptes Rendus - Mécanique, vol. 335, pp. 150-158, 2007.
ACL : S6
C. Cherraf-Schweyer, G. Maurice, M.B. Taghite, and K. Taous, "Periodic homogenization in
viscoelasticity. Influence of micro mechanical parameters on the homogenized memory law :
numerical tests", ZAMM, vol. 87, pp. 235-246, 2007.
ACL : S7
C. Cherraf-Schweyer, G. Maurice, M.B. Taghite, and K. Taous, "Periodic homogenization in
viscoelasticity. Experimental and numerical tests. Approach of the behaviour of the compact ans
spongy bone", Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, vol. 10, p. 195,
2007.
ACL : S8
L. Dieng, A. Abdul-Latif, M. Haboussi, and C. Cunat, "Cyclic softening modeling with the
distribution of non linear relaxation (DNLR) approach", Computers, Materials and Continua, vol.
6, pp. 21-33, 2007.
ACL : S9
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, M.B. Taghite, and G. Maurice, "Computation of stress intensity
factor in cracked plates under bending in static and fatigue by a hybrid method", International
Journal of Fatigue, vol. 29, pp. 1904-1918, 2007.
ACL : S10
B. Larue, A. Khelil, and M. Gueury, "Elastic flexural-torsional buckling of steel beams with rigid
and continuous lateral restraints", Journal of Constructional Steel Research, vol. 63, pp. 692-708,
2007.
ACL : S11
B. Larue, A. Khelil, and M. Gueury, "Evaluation of the lateral-torsional buckling of an I beam
section continuously restrained along a flange by studying the buckling of an isolated
equivalent profile", Thin-Walled Structures, vol. 45, pp. 77-95, 2007.
ACL : S12
V. Magnenet, R. Rahouadj, J.F. Ganghoffer, and C. Cunat, "Continuous symmetries and
constitutive laws of dissipative materials within a thermodynamics framework of relaxation.
Part I : formal aspects", International Journal of Plasticity, vol. 23, pp. 87-113, 2007.
ACL : S13
Y. Meshaka, A. Galtier, S. André, and C. Cunat, "Thermomechanical coupling and DNLR Formalism.
Study of steel behaviour under mechanical cyclic loadings", International Journal of Mechanical
Sciences, vol. 49, pp. 597-607, 2007.
ACL : S14
L. Zhang, H. Chen, T. Nguyen, and X. Wang, "Expressions of type I and III collagens and tenascin-C
in rat bone mesenchymal stem cells co-cultured with ligament fibroblasts", Journal of
Biomedical Engineering, vol. 24, pp. 846-851, 2007.
Année 2008
ACL : S15
H.A. Abdel-Aal, M. Nouari, M. El Mansori, A. Ginting, “Cconceptual tribo-nergetic analysis of
cutting tool protective coating delamination in dry cutting of hard-to-cut aero engine alloys”,
International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 36 (3-4), pp. 213-225, 2008
ACL : S16
H.A. Abdel-Aal, M. Nouari, and M. El Mansori, "The effect of thermal property degradation on
wear of WC-CO inserts in dry cutting", Wear, vol. 265, pp. 1670-1679, 2008.
ACL : S17
C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Optical techniques for in situ dynamical
investigation of plastic damage", Rheologica Acta, vol. 47, pp. 555-564, 2008.
72 PUBLICATIONS DU GROUPE "MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES"
ACL : S18
G. Bluman, A. Cheviakov, and J.F. Ganghoffer, "Nonlocally related PDE systems for onedimensional nonlinear elastodynamics", Journal of Engineering Mathematics, vol. 62 (3), pp. 203221, 2008.
ACL : S19
C. Collard, T. Ben Zineb, E. Patoor, and M. Ouadi Ben Salah, "Micromechanical analysis of
precipitates effect on shape memory alloys behaviour", Materials Science and Engineering : A,
vol. 481-482, pp. 366-370, 2008.
ACL : S20
C. Czarnota, N. Jacques, S. Mercier, and A. Molinari, "Modelling of dynamic ductile fracture and
application to simulations of plate impact tests on tantalum", Journal of the Mechanics and
Physics of Solids, vol. 56, pp. 1624-1650, 2008.
ACL : S21
J.F. Ganghoffer, W. A.M. Brekelmans, and M.G.D. Geers, "Distribution based model for the grain
boundaries in polycrystalline plasticity", European Journal of Mechanics A - Solids, vol. 27, pp.
737-763, 2008.
ACL : S22
A. Ginting, M. Nouari, ”A study on tool performance to determine the optimal cutting conditions
for dry end milling of an aeroengine material: TI-6242S”, International Journal of Materials and
Product Technology, vol. 31 (2-4), pp. 202-213, 2008
ACL : S23
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, M.B. Taghite, and G. Maurice, "Fatigue growth of embedded
elliptical cracks using Paris-type law in a hybrid weight function approach", Comptes Rendus Mécanique, vol. 336, pp. 390-397, 2008.
ACL : S24
C.J.F. Kahn, C. Vaquette, R. Rahouadj, and X. Wang, "A novel bioreactor for ligament tissue
engineering", Bio-Medical Materials and Engineering, vol. 18, pp. 283-287, 2008.
ACL : S25
A. Khelil and B. Larue, "Simple solutions for the flexural-torsional buckling of
restrained I-beams", Engineering Structures, vol. 30, pp. 2923-2934, 2008.
ACL : S26
L. Lasri, M. Nouari, and M. El Mansori, "Working parameters effects on machining-induced
damage of Fiber-Reinforced Composites : Numerical Simulation Analysis", International Journal
of Materials & Product Technology, vol. 32. N°2-3, pp. 136-151, 2008.
ACL : S27
D. Liescu, M. Nouari, D. Gehin, and F. Girot, "Damage modes of the aeronautic multidirectional
carbon/epoxy composite T300/914 in machining", International Journal of Materials & Product
Technology, vol. 32, N° 2-3, pp. 118 - 135 2008.
ACL : S28
V. Magnenet, R. Rahouadj, P. Bacher, and C. Cunat, "Inelastic constitutive relations for foamed
materials : a statistical approach and its application to open-melamine", Mechanics of Materials,
vol. 40, pp. 673-684, 2008.
ACL : S29
M. Nouari, M. Calamaz, and F. Girot, "Mécanismes d’usure des outils coupants en usinage à sec de
l’alliage de titane aéronautique Ti-6Al-4V", Comptes Rendus - Mécanique, vol. 336, pp. 772-781,
2008.
ACL : S30
D. Petitjean, J.F. Schmitt, V. Laine, M. Bouroukba, C. Cunat, and M. Dirand, "Presence of isoaklanes
in waxes and their influence on their physical properties", Energy and Fuels, vol. 22, pp. 697-701,
2008.
ACL : S31
B. Peultier, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "A simplified micromechanical constitutive law adapted
to the design of shape memory applications by finite element methods", Materials Science and
Engineering vol. 481-482, pp. 384-388, 2008.
ACL : S32
R. Rached, R. Rahouadj, C. Fonteix, S. Hoppe, F. Pla, and C. Cunat, "Mechanical behaviour
modelling of a nanostructured polyamide blends obtained by reactive extrusion process",
Chemical Engineering Science, vol. 63 (15), pp. 3843-3857, 2008.
ACL : S33
N. Renault, S. André, D. Maillet, and C. Cunat, "A two-step regularised inverse solution for 2-D
Heat Source Reconstruction", International Journal of Thermal Sciences, vol. 47, pp. 834-847, 2008.
ACL : S34
C. Vaquette, V.G. Babak, F. Baros, O. Boulanouar, D. Dumas, P. Fievet, N. Kildeeva, P. Maincent, and
X. Wang, "Zeta-potential and morphology of electrospun nano- and micro-fibers from
biopolymers and their blends used as scaffolds in tissue engineering", Mendeleev
Communications, vol. 18, pp. 38-41, 2008.
ACL : S35
C. Vaquette, C. Frochot, R. Rahouadj, S. Muller, and X. Wang, "Mechanical and biological
characterization of a porous poly-L-lactic acid-co-ε-caprolactone scaffold for tissue engineering",
Soft Materials, vol. 6, Issue 1, pp. 25-33, 2008.
C. Vaquette, C. Frochot, R. Rahouadj, and X. Wang, "An innovative method to obtain porous PLLA
scaffold with highly spherical and interconnected pores", Journal of Biomedical Materials
Research Part B - Applied Biomaterials, vol. 86B, Issue 1, pp. 9-17B, 2008.
ACL : S36
PUBLICATIONS DU GROUPE "MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES" laterally
73
ACL : S37
L. Zhang, C.J.F. Kahn, H.Q. Chen, N. Tran, and X. Wang, "The effect of uniaxial stretching on rat
bone mesenchymal stem cell : orientation and expressions of collagen types I & III and tenascinC", Cell Biology International, vol. 32, pp. 344-352, 2008.
ACL : S38
L. Zhang, N. Tran, C.J.F. Kahn, H.Q. Chen, and X. Wang, "Time-related changes in expression of
collagen types I and III and of tenascin-C in rat bone mesenchymal stem cells under co-culture
with ligament fibroblasts or uniaxial stretching ", Cell and Tissue Research, vol. 332 (1), pp. 101109, 2008.
ACL : S39
L. Zhang, N. Tran, X. Wang, and H.Q. Chen, "Cyclic stretching promotes the synthesis of collagen
and affects F-actin distribution in rat mesenchymal stem cells", Bio-medical Materials and
Engineering, vol. 18, pp. 205-210, 2008.
Année 2009
ACL : S40
H.A. Abdel-Aâl, M. Nouari, and M. El Mansori, "Influence of thermal conductivity on wear when
machining titanium alloys", Tribology International, vol. 42 (2), pp. 359-372, 2009.
ACL : S41
H.A. Abdel-Aâl, M. Nouari, and M. El Mansori, "Tribo-energetic correlation of tool thermal
properties to wear of WC-Co inserts in high speed dry machining of aeronautical grade titanium
alloys", Wear, vol. 266 (3-4), pp. 432-443, 2009.
ACL : S42
M.B. Boubaker, M. Haboussi, J.F. Ganghoffer, and P. Aletti, "Finite element simulation of
interactions between pelvic organs : Predictive model of the prostate motion in the context of
radiotherapy", Journal of Biomechanics, vol. 42, Issue 12, pp. 1862-1868, 2009.
ACL : S43
C. Bouby, G. De Saxcé, and J. B. Tritsch, "Shakedown analysis : Comparison betwen models with
the linear unlimited, linear limited and non-linear kinematic hardening", Mechanics Research
Communications, vol. 36, Issue 5, pp. 556-562, 2009.
ACL : S44
M. Calamaz, J. Limido, M. Nouari, C. Espinosa, D. Coupard, M. Salaün, F. Girot, and R. Chiergatti,
"Toward a better understanding of tool wear effect through a comparison between experiments
and SPH numerical modeling of machining hard materials", International Journal of Refractory
Metals & Hard Materials, vol. 27 (3), pp. 595-604, 2009.
ACL : S45
Y. Chemisky, A. Duval, A. Piotrowski, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Numerical tool for SMA
materials, simulation-application to composite structure design", Smart Materials & Structures,
vol. 18, Issue 10, p. 10, 2009.
ACL : S46
G. Franz, A. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "Role of intragranular
microstructure development in the macroscopic behavior of multiphase steels in the context of
changing strain paths", Materials Science and Engineering A, vol. 517, pp. 300-311, 2009.
ACL : S47
G. Franz, A. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "Strain localization
analysis using a multiscale model", Computational Materials Science, vol. 45, Issue 3, pp. 768-773,
2009.
ACL : S48
G. Franz, A. Abed-Meraim, J.P. Lorrain, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "Ellipticity loss
analysis for tangent moduli deduced from a large strain elastic-plastic self-consistent model",
International Journal of Plasticity, vol. 25, Issue 2, pp. 205-238, 2009.
ACL : S49
J.F. Ganghoffer, V. Magnenet, and R. Rahouadj, "Relevance of symmetry methods in Mechanics of
Materials", Journal of Engineering Mathematics, vol. 66 (1), pp. 103-119, 2010.
ACL : S50
A. Ginting and M. Nouari, "Surface integrity of dry machined titanium alloys ", International
Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 49 (3-4), pp. 325-332, 2009.
ACL : S51
F. Jemal, T. Bouraoui, T. Ben Zineb, E. Patoor, and C. Bradai, "Modelling of Martensitic
transformation and plastic slip effects on the thermomechanical behaviour of Fe-based shape
memory alloys", Mechanics of Materials, vol. 41, Issue 7, pp. 849-856, 2009.
ACL : S52
L. Lasri, M. Nouari, and M. El Mansori, "Modelling of chip separation in machining
unidirectional FRP composites by stiffness degradation concept", Composites Science and
Technology, vol. 69 (5), pp. 684-692, 2009.
ACL : S53
V. Magnenet, R. Rahouadj, and J.F. Ganghoffer, "A new methodology for determining the
mechanical behavior of polymers exploiting Lie symmetries : application to a stick-like
material", Mechanics of Materials, vol. 41, Issue 9, pp. 1017-1024, 2009.
ACL : S54
V. Magnenet, R. Rahouadj, J.F. Ganghoffer, and C. Cunat, "Continuous symmetry analysis of a
dissipative constitutive law : application to the time-temperature superposition", European
Journal of Mechanics A-Solids, vol. 28, Issue 4, pp. 744-751, 2009.
ACL : S55
T. Merzouki, N. Bourgeois, C. Collard, F. Meraghni, and T. Ben Zineb, "Dialogue entre expérience et
simulation numérique d’un multicristal en alliage à mémoire de forme de Cu Al Be", Mécanique
et Industries, vol. 10, Issues 3 et 4, pp. 267-273, 2009.
ACL : S56
T. Merzouki, F. Meraghni, H. Chalal, and T. Ben Zineb, "Comparaison de configurations d'essais
hétérogènes en vue d'améliorer l'identification du comportement élastique orthotrope par
l'erreur en relation de comportement", Mécanique et Industries, vol. 10, Issue 5, pp. 351-364, 2009.
ACL : S57
M.R. Moosavi and A. Khelil, "Finite volume meshless local Petrov-Galerkin method in
elastodynamic problems", Engineering Analysis With Boundary Elements, vol. 33, pp. 1016-1021,
2009.
ACL : S58
C. Vaquette, S. Slimani, C.J.F. Kahn, N. Tran, R. Rahouadj, and X. Wang, "A poly(lactic-co-glycolic
acid) knitted scaffold for tendon tissue engineering: An in vitro and in vivo study", Journal of
Biomaterials Science, Polymer Edition, vol. 21 (13), pp. 1737-1760, 2009.
ACL : S59
W. Zouari, T. Ben Zineb, and A. Benjedou, "A FSDT–MITC Piezoelectric Shell Finite Element with
Ferroelectric Non-linearity", Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 20 n° 17,
pp. 2055-2075, 2009.
Année 2010
ACL : S60
A. Blaise, C. Baravian, S. André, J. Dillet, L.J. Michot, and R. Mokso, "Investigation of the meso A
structure of a mechanically deformed HDPE by synchrotron microtomography",
Macromolecules, vol. 43, pp. 8143-8152, 2010.
ACL : S61
J.F. Ganghoffer, "On the generalized virial theorem and Eshelby tensors", International Journal
of Solids and Structures, vol. 47, Issue 9, pp. 1209-1220, 2010.
ACL : S62
J.F. Ganghoffer, "On Eshelby tensors in the context of the thermodynamics of open systems :
Application to volumetric growth", International Journal of Engineering Science, vol. 48 (12),
pp.2081-2098, 2010.
ACL : S63
J.F. Ganghoffer, "Mechanical modeling of growth considering domain variation Part II :
volumetric and surface growth involving Eshelby tensors", Journal of the Mechanics and
Physics of Solids, vol. 58 (9), pp. 1434-1459, 2010.
ACL : S64
J.F. Ganghoffer, N. Kabouya, and N. Mefti, "A stochastic model of cell aggregation under planar
flow in the dilute regime", Journal of Biomechanics, vol. 43, Issue 2, pp. 248-253, 2010.
ACL : S65
J.F. Ganghoffer, V. Magnenet, and R. Rahouadj, "Relevance of symmetry methods in mechanics of
materials", Journal of Engineering Mathematics, vol. 66, Issue 1-3, pp. 103-119, 2010.
ACL : S66
B.K. Hachi, Y. Belkacemi, S. Rechak, M. Haboussi, and M.B. Taghite, "Fatigue growth prediction of
elliptical cracks in welded joint structure : Hybrid and energy density approach", Theoretical
and Applied Fracture Mechanics, vol. 54, Issue 1, pp. 11-18, 2010.
ACL : S67
M. Hadzhilazova, J.F. Ganghoffer, and I. Mladenov, "Analytical description of the shapes of the
beaded nerve fibers", Comptes Rendus de l’Académie Bulgare des Sciences, vol. 63 (8), pp. 11551162, 2010.
ACL : S68
N. Jacques, C. Czarnota, S. Mercier, and A. Molinari, "A micromechanical constitutive model for
dynamic damage and fracture of ductile materials", International Journal of Fracture, vol. 162,
pp. 159-175, 2010.
ACL : S69
C.J.F. Kahn, X. Wang, R. Rahouadj, “Nonlinear model for viscoelastic behavior of achilles tendon”,
Journal of Biomechanical Engineering, vol. 132, Issue 11, n° 111002, 2010.
ACL : S70
F. Kone, C. Czarnota, B. Haddag, and M. Nouari, "Finite element modelling of the thermomechanical behavior of coatings under extreme contact loading in dry machining ", Surface &
Coatings Technology, vol. 205 (12), pp. 3559-3566, 2011.
ACL : S71
L. Lasri, M. Nouari, and M. El Mansori, "Wear resistance and induced cutting damage of
aeronautical FRP components obtained by machining process", Wear, vol. 271 (9-10), pp. 25422548, 2011.
ACL : S72
T. Merzouki, C. Collard, N. Bourgeois, T. Ben Zineb, and F. Meraghni, "Coupling between measured
kinematic fields and multicrystal SMA finite element calculations", Mechanics of Materials, vol.
42, Issue 1, pp. 72-95, 2010.
PUBLICATIONS DU GROUPE "MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES" 75
ACL : S73
D. Petitjean, J.F. Schmitt, V. Laine, C. Cunat, and M. Dirand, "Influence of the Alkane Molar
Distribution on the Physical Properties of Synthetic Waxes", Energy & Fuels, vol. 24, n° 5, pp.
3028–3033, 2010.
ACL : S74
N.S.K. Reddy, M. Nouari, and M. Yang, "Development of electrostatic solid lubrication system for
improvement in machining process performance ", International Journal of Machine Tools &
Manufacture, vol. 50, Issue 9, pp. 789-797 2010.
ACL : S75
N. Renault, S. André, D. Maillet, and C. Cunat, "A Spectral Method For The Estimation Of A
Thermomechanical Heat Source From Infrared Temperature Measurements", International
Journal of Thermal Sciences, vol. 49, pp. 1394-1406, 2010.
ACL : S76
F. Thiébaud and J.C. Gelin, "Characterization of rheological behaviors of polypropylene/ carbon
nanotubes composites and modeling their flow in a twin-screw mixer", Composites Science and
Technology, vol. 70, Issue 4, pp. 647-656, 2010.
ACL : S77
J. Tritz, R. Rahouadj, N. De Isla, N. Charif, D. Bensoussan, P. Netter, J.F. Stoltz, N. Benkirane-Jessel,
and C. Huselstein, "Designing a trhee-dimensional alginate hydrogel by spraying method for
cartilage tissue engineering", Soft Matter, vol. 6 (20), pp. 5165-5174, 2010.
ACL : S78
C. Vaquette, C. Kahn, C. Frochot, C. Nouvel, J.L. Six, N. De Isla, L.H. Luo, , J. CooperWhite, R.
Rahouadj, and X. Wang, "Aligned poly(L-lactic-co-e-caprolactone) electrospun microfibers and
knitted structure : a novel composite scaffold for ligament tissue engineering", Journal of
Biomedical Materials Research - Part A, vol. 94, Issue 4, pp.1270-1282, 2010.
Année 2011
ACL : S79
M. Assidi, B. Ben Boubaker, and J.F. Ganghoffer, "Equivalent properties of monolayer fabric from
mesoscopic modelling strategies", International Journal of Solids and Structures, vol. 48 (20), pp.
2920-2930, 2011.
ACL : S80
M. Assidi, F. Dos Reis, and J.F. Ganghoffer, "Equivalent mechanical properties of biological
membranes from lattice homogenization", Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical
Materials, (Article in Press), 2011.
ACL : S81
S. Atlati, B. Haddag, M. Nouari, and M. Zenasni, "Analysis of a new Segmentation Intensity Ratio
“SIR” to characterize the chip segmentation process in machining ductile metals", International
Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 51 (9), pp. 687-700, 2011.
ACL : S82
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "A new friction law for sticking and
sliding contacts in machining", Tribology International, vol. 44 (10), pp. 1261, 2011.
ACL : S83
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "Hybrid modelling of sliding–
sticking zones at the tool–chip interface under dry machining and tool wear analysis ", Wear,
(Article in Press), 2011.
ACL : S84
G. Bluman and J.F. Ganghoffer, "Connecting Euler and Lagrange systems as nonlocally related
systems of dynamical nonlinear elasticity", Archives Of Mechanics, (Publication acceptée), 2011.
ACL : S85
M. Calamaz, D. Coupard, M. Nouari, and F. Girot, "Numerical analysis of chip formation and shear
localisation processes in machining the Ti-6Al-4V titanium", International Journal of Advanced
Manufacturing Technology, vol. 52, n° 9-12, pp. 887-895, 2011.
ACL : S86
Y. Chemisky, A. Duval, E. Patoor, and T. Ben Zineb, "Constitutive Model for Shape Memory alloys
including Phase Transformation, Martensitic Reorientation and Twins Accommodation",
Mechanics of Materials, vol. 43, Issue 7, pp. 361-376, 2011.
ACL : S87
F. Dos Reis and J.F. Ganghoffer, "Equivalent mechanical properties of auxetic lattices from
discrete homogenization", Computational Materials Science, (Publication acceptée), 2011.
ACL : S88
A. Duval, M. Haboussi, and T. Ben Zineb, "Modelling of localization and propagation of phase
transformation in superelastic SMA by a gradient nonlocal approach", International Journal of
Solids and Structures, vol. 48, Issue 13, pp. 1879-1893, 2011.
ACL : S89
G. Franz, F. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "Impact of intragranular
microstructure development on ductility limits of multiphase steels", Materials Science and
Engineering : A, vol. 528, Issues 10-11, pp. 3777-3785, 2011.
ACL : S90
J.F. Ganghoffer, "Mechanics and thermodynamics of surface growth viewed as moving
discontinuities", Mechanics Research Communications, vol. 38, Issue 5, pp. 372-377, 2011.
ACL : S91
C. Laurent, J.F. Ganghoffer, J. Babin, J.L. Six, X. Wang, and R. Rahouadj, "Morphological
Characterization of a Novel Scaffold for Anterior Cruciate Ligament Tissue Engineering", Journal
of Biomechanical Engineering,, vol. 133, Issue 6, p. 9, 2011.
ACL : S92
N. Lebaal, M. Nouari, and A. Ginting, "A new optimization approach based on Kriging
interpolation and sequential quadratic programming algorithm for end milling refractory
titanium alloys ", Applied Soft Computing,, (Article in Press), 2011.
ACL : S93
W. Zouari, T. Ben Zineb, and A. Benjeddou, "A Ferroelectric and Ferroelastic 3D Hexahedral
Curvilinear Finite Element", International Journal of Solids and Structures, vol. 48, n° 1, pp. 87109, 2011.
Articles dans des revues non répertoriées avec comité de lecture
Année 2007
ACLN : S1
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Polymer/Carbon Nanotubes Composites", Soft Nanoscience Letters, vol. 1, n°1, pp. 1-5, 2011.
Articles dans des revues sans comité de lecture
ASCL : S1
M. Nouari, "Introduction à la modélisation numérique de l'usinage", Magazine des équipements
de production industrielle, vol. 28, Equip-prod Ed., pp. 32-35, 2011
Ouvrages scientifiques ou chapitres d’ouvrages
OS : S1
C. Cunat, M. Haboussi, and J.F. Ganghoffer, "Towards a global formulation of the problem of
Mechanical Drive, Control Methods for Electrical Machines", René Husson, ISTE, Wiley, 2009.
OS : S2
P. Fontaine and C. Cunat, "Overview of mechanical Transmission Problems, Control Methods for
Electrical Machines", René Husson, ISTE, Wiley, 2009.
OS : S3
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, M.B. Taghite, Y. Belkacemi, and G. Maurice, "Analysis of
Elliptical Cracks in Static and in Fatigue by Hybridation of Green's Functions", Springer, 2009.
OS : S4
N. Mefti and J.F. Ganghoffer, "A 3D stochastic model of the cell-wall interface during the rolling",
Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics - Springer, vol. 46, 2009.
OS : S5
J.F. Schmitt and R. Rahouadj, "Control Methods for Electrical Machines" chap. Reminders of
Solid Mechanics, René Husson, John Wiley and Sons, 2009.
OS : S6
S. André and B. Rémy, "Non-Linear Estimation Problems in Thermal Measurements and Inverse
Techniques" chap. 9, CRC Press, 2010.
OS : S7
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "A thermo-mechanical model of
friction phenomena in machining : analysis of the sliding-sticking zones at the tool-chip
interface", Tribology of Manufacturing Processes, Presse des Mines, 2010.
OS : S8
G. Bluman, A. Cheviakov, and J.F. Ganghoffer, "On the nonlocal symmetries, group invariant
solutions and conservation laws of nonlinear dynamical compressible elasticity", Springer, 2010.
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OS : S10
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stochastic rupture of the bonds : concepts and preliminary results”, Handbook of Research on
Computational and Systems Biology: Interdisciplinary Applications, Book edited by Prof. Limin
Angela Liu, Prof Dongqing Wei, and Prof. Yixue Li Shanhai Jiao Tong University, China, 2011.
Brevets
BRE : S1
78 M. Oiknine, A. Duval, T. Ben Zineb, “Dispositif médical (Lime NiTi) de préparation et de mise en
forme canalaire”, N° de dépôt FR2935260(A1), Année de dépôt : 2010, Année de publication : 2010
PUBLICATIONS DU GROUPE "MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES"
Publications du Groupe "Milieux fluides, réactifs, multiphasiques"
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anisotropic random medium : a probe of human erythrocyte aggregation and deformation",
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tree crown during fire fighting", Environmental Modelling and Software, vol. 22, pp. 1654-1666,
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S. Madani, O. Caballina, and M. Souhar, "Unsteady dynamics of Taylor bubble rising in vertical
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N. Moumini and C. Baravian, "Incoherent light transport in anisotropic media : Influence of form
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ACL : F70
C. Nouar and I. Frigaard, "Stability of plane Couette-Poiseuille flow of shear-thinning fluid",
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ACL : F71
B. Oesterlé, "On heavy particle dispersion in turbulent shear flows : 3-D analysis of the effects of
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S.S. Sazhin, A.E. Elwardany, P.A. Krutiskii, V. Deprédurand, G. Castanet, F. Lemoine, E.M. Sazhina,
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K. Szewc, J. Pozorski, and A. Tanière, "Modeling of natural convection with Smoothed Particle
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J. Tissot, P. Boulet, F. Trinquet, L. Fournaison, and H. Macchi-Tejeda, "Air cooling by evaporating
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ACL : F133
M.M. Yazdanpanah, A. Hoteit, A. Forret, A. Delebarre, and T. Gauthier, "Experimental
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Technology, vol. 66, n° 2, pp. 265-275, 2011.
Articles dans des revues non répertoriées avec comité de lecture
Année 2007
ACLN : F1
M. Bergmann and L. Cordier, "Optimal control of the circular cylinder wake in the laminar
regime by POD reduced-order models and trust-region method", Mécanique & Industries, vol. 8,
pp. 111-118, 2007.
Année 2009
ACLN : F2
M. Pellerano, P. Pre, M. Kacem and A. Delebarre, "CO2 capture by adsorption on activated carbons
using modulation", Energy Procedia, vol. 1, pp. 647-653, 2009.
Année 2010
ACLN : F3
J.P. De Sylva, D. Petermann, B. Kasmil, M. Impéror-Clerc, P. Davidson, B. Pansu, F. Meneau, J. Perez,
E. Paineau, I. Bihannic, L. J. Michot, and C. Baravian, "RheoSAXS studies of anisotropic complex
fluids under shear", Journal of Physics : conferences series, vol. 247, n°012052, 2010.
ACLN : F4
A. Tanière, B. Arcen, and B. Oesterlé, "Investigation of the Langevin model parameters in nonhomogenoeus turbulent shear flows", ERCOFTAC Bulletin, vol. 82, pp. 35-39, 2010.
Année 2011
ACLN : F5
P. Boulet, G. Parent, Z. Acem, A. Kaiss, Y. Billaud, B. Porterie, Y. Pizzo, and C. Picard, "Experimental
Investigation of Radiation Emitted by Optically Thin to Optically Thick Wildland Flames",
Journal of Combustion, vol. 2011, Article ID 137437, p. 8, 2011.
Livres ou chapitres d’ouvrages
OS : F1
K. Chetehouna, O. Séro-Guillaume, and D. Bernardin, "Detection of the positions and computing
the rate of spread of fire fronts using a radiative model and inverse method", Forest Fires:
Detection, Suppression and Prevention. NOVA publisher, Ed. Eduards Gomez and Kristina
Alvarez, 2009.
OS : F2
E. Saatdjian, "Les bases de la mécanique des fluides et des transferts de chaleur et de masse pour
l'ingénieur", Editions Sapientia, 2009.
OS : F3
O. Séro-Guillaume, D. Calogine, A. Collin, and A. Lamorlette, "On Vegetation Modelling For Forest
Fires Combustion Models”, Forest Fires: Detection, Suppression and Prevention NOVA Publisher,
Ed Eduards Gomez and Kristina Alvarez, 2009.
OS : F4
L. Choplin, C. Baravian, P. Marchal, and L.D., "Rhéologie des produits formulés complexes",
Techniques de l'Ingénieur, 2010.
Brevets
BRE : F1
86 C. Baravian, F. Caton, J. Dillet, "Procédé de caractérisation de l’anisotropie d’un milieu diffusant
et diuspositif pour la mise en œuvre d’un tel procédé, Extension Europe, Etats-Unis, Japon", N° de
dépôt de l’extension FR2007000893, Année de dépôt de l’extension : 2007.
PUBLICATIONS DU GROUPE "MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS, MULTIPHASIQUES"
Publications du Groupe "Énergie et transferts"
Arti cle s da n s de s re vu e s i n te rn a ti on a le s ou n a ti on a le s ré pe rtori é e s
a ve c com i té de le ctu re
Année 2007
ACL : E1
F. Asllanaj, X. Brige, and G. Jeandel, "Transient combined radiation and conduction in a onedimensional non-grey participating medium with anisotropic optical properties subjected to
radiative flux at the boundaries", Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer,
vol. 107, pp. 17-29, 2007.
ACL : E2
F. Asllanaj, V. Feldheim, and P. Lybaert, "Solution of radiative heat transfer in 2-D geometries by
a modified finite volume method based on a cell vertex scheme using unstructured triangular
meshes", Numerical Heat Transfer. Part B, vol. 51 - n° 2, pp. 97-119, 2007.
ACL : E3
F. Asllanaj, G. Parent, and G. Jeandel, "Transient radiation and conduction heat transfer in a
gray absorbing - emitting medium applied on two dimensional complex shaped domains",
Numerical Heat Transfer. Part B vol. 52 - n° 2, pp. 179-200, 2007.
ACL : E4
J. Bedet, S. Leclerc, D. Stemmelen, O. Lottin, C. Moyne, P. Mutzenhardt, and D. Canet, "Water
motional properties in proton exchange membrane of fuel cell (PEMFC) by NMR (spin relaxation
and translational)", Magnetic Resonance Imaging, vol. 25, p. 551, 2007.
ACL : E5
N. Berour, D. Lacroix, P. Boulet, and G. Jeandel, "Contribution to the improvement of the QUICK
scheme for the resolution of the convection-diffusion problems", International Journal of Heat
and Mass Transfer, vol. 43, pp. 1075-1085, 2007.
ACL : E6
M. Boillot, C. Bonnet, S. Didierjean, and F. Lapicque, "Investigation of the response of the
separated electrodes in a polymer electrolyte membrane fuel cell without reference
electrode", Journal of Applied Electrochemistry, vol. 37, pp. 103-110, 2007.
ACL : E7
P. Boulet, A. Collin, and J.L. Consalvi, "On the Finite Volume Method and the Discrete Ordinates
Method regarding radiative heat transfer in acute forward anisotropic scattering media",
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, vol. 104, pp. 460-473, 2007.
ACL : E8
A. Collin, P. Boulet, G. Parent, and D. Lacroix, "Numerical simulation of a water spray - Radiation
attenuation related to spray dynamics", International Journal of Thermal Sciences, vol. 46, pp.
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ACL : E9
D. Descieux and M. Feidt, "One zone thermodynamic model simulation of an ignition
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ACL : E10
M. Feidt, M. Costea, C. Petre, and S. Petrescu, "Optimization of the direct CARNOT cycle", Applied
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ACL : E11
T. Lemaire, C. Moyne, and D. Stemmelen, "Modelling of electro-osmosis in clayey materials
including pH effects", Physics and Chemistry of the Earth, vol. 32, pp. 441-452, 2007.
ACL : E12
Y. Lucas, M. Panfilov, and M. Buès, "High velocity flow through fractured and porous media :
role of flow non-periodicity", European Journal of Mechanics B-Fluids, vol. 26 (2), pp. 295-303,
2007.
ACL : E13
S. Oladyshkin and M. Panfilov, "Limit Thermodynamic Model for Compositional Gas-Liquid
Systems Moving in a Porous Medium", Transport in Porous Media, vol. 70 (2), pp. 147-165, 2007.
ACL : E14
S. Oladyshkin and M. Panfilov, "Streamline splitting between thermodynamics and
hydrodynamics in a compositional gas-liquid flow through porous media", Comptes Rendus Mécanique, vol. 335 (1), pp. 7-12, 2007.
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S. Oladyshkin, S. Skachkov, I. Panfilova, and M. Panfilov, "Upscaling fractured media and
streamline HT-splitting in compositional reservoir simulation", Oil & Gas Science and
Technology, vol. 62, pp. 137-146, 2007.
ACL : E16
M. Sheindlin, D. Staicu, C. Ronchi, L. Game-Arnaud, B. Remy, and A. Degiovanni, "Experimental
determination of the thermal conductivity of liquid U02 near the melting point", Journal of
Applied Physics, vol. 101 (9), Article 093508, 2007.
PUBLICATIONS DU GROUPE "ÉNERGIE ET TRANSFERTS" 87
ACL : E17
A. Testu, S. Didierjean, D. Maillet, C. Moyne, T. Metzger, and T. Niass, "Thermal dispersion
coefficients for water or air flow through a bed of glass beads", International Journal of Heat
and Mass Transfer, vol. 50, pp. 1469-1484, 2007.
ACL : E18
E. E. Vasilescu, R. Boussehain, and M. Feidt, "Exergy analysis of an adsorption refrigeration
machine", International Journal of Exergy, vol. 4, pp. 197-215, 2007.
ACL : E19
C. Zamfirescu and M. Feidt, "Cascaded fins for heat transfer enhancement", Heat Transfer
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ACL : E20
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N. Blanchot, G. Behar, T. Berthier, E. Bignon, F. Boubault, C. Chapuis, H. Coic, C. Damiens-Dupont,
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M. Panfilov, Y. Stepanyants, and I. Panfilova "Mechanisms of particle transport acceleration in
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D. Luna, J.P. Nadeau, and Y. Jannot, "Model of a solar kiln with energy storage", Renewable
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A. Mathieu, M. Feidt, P. Rochelle, L. Grosu, D. Gualino, and B. Grappe, "Preliminary sizing and
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G. Parent, Z. Acem, S. Lechêne, and P. Boulet, "Measurement of infrared radiation emitted by
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J. C. Perrin and S. M. Benson, "An Experimental Study on the Influence of Sub-Core Scale
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D. Queiros-Conde,
"Constructal
Dascade
of CARNOT
Engine
Cycles",
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Energy,
Environment,
and Economics,
vol. 19,
Issue 4,
Engine Cycles", International Journal of Energy, Environment, and Economics, vol. 19, Issue 4,
2011.
2011.
ACLN : E38
A. Merabet, M. Feidt, A. Bouchoucha, and A. Kadja, "Modelling Taking into Account the
ACLN : E38
A. Merabet, M. of
Feidt,
Bouchoucha,
A. Kadja,
"Modelling
Taking
into Account
the
Irreversibilities
DualA.Cycle
Applied to and
Internal
Combustion
Engines",
International
Journal
Irreversibilities
of Dual Cycle
Applied to vol.
Internal
Combustion
of
Energy, Environment,
and Economics,
19, Issue
4, 2011. Engines", International Journal
of Energy, Environment, and Economics, vol. 19, Issue 4, 2011.
ACLN : E39
J.C. Perrin, R.W. Falta, S. Krevor, L. Zuo, K. Ellison, and S.M. Benson, "Laboratory experiments on
ACLN : E39
J.C. Perrin,behavior
R.W. Falta,
L. Zuo, K. Ellison, and S.M. Benson, "Laboratory experiments on
core-scale
of S.
COKrevor,
2 exolved from CO2 -saturated brine", Energy Procedia, vol. 4, pp. 3210core-scale
3215,
2011.behavior of CO2 exolved from CO2 -saturated brine", Energy Procedia, vol. 4, pp. 32103215, 2011.
PUBLICATIONS DU GROUPE "ÉNERGIE ET TRANSFERTS"
96 ACLN : E38
A. Merabet, M. Feidt, A. Bouchoucha, and A. Kadja, "Modelling Taking into Account the
Irreversibilities of Dual Cycle Applied to Internal Combustion Engines", International Journal
of Energy, Environment, and Economics, vol. 19, Issue 4, 2011.
ACLN : E39
J.C. Perrin, R.W. Falta, S. Krevor, L. Zuo, K. Ellison, and S.M. Benson, "Laboratory experiments on
core-scale behavior of CO2 exolved from CO2 -saturated brine", Energy Procedia, vol. 4, pp. 32103215, 2011.
ACLN : E40
C. Vigreux, E. Barthélémy, L. Bastard, J.E. Broquin, S. Ménard, G. Parent, and A. Pradel,
"Fabrication and testing of all-telluride rib waveguides for nulling interferometry", Optical
Materials Express, vol. 1, Issue 3, pp. 357-364, 2011.
Arti cle s da n s de s re vu e s sa n s com i té de le ctu re
ASCL : E1
B. Remy, M. Girault, and A. Degiovanni, "Réduction de modèles dans les fours verriers :
application au bain de verre", Revue Verre, vol. 13, n°4, pp. 13-18, 2007.
ASCL : E2
H.Q. N’Guyen, B. Remy et A. Degiovanni, "Modèle radiatif simplifié pour la simulation rapide et
précise des transferts couplés dans les procédés de mise en forme du verre", Revue Verre, vol.
15, n° 3, pp.54-56, 2009.
L i vre s ou ch a pi tre s d’ou vra g e s
OS : E1
F. Lapicque, C. Bonnet, S. Didierjean, O. Lottin, and D. Conteau, "Experimental techniques for
fuel cell monitoring", Polymer electrolyte membrane and direct methanol fuel cell technology
(PEMFCs and DMFCs), édité par C. Hartnig and C. Roth, Woodhead Publ. Company.2010.
OS : E2
S. Maddi, I. Bihannic, P. Levitz, C. Baravian, L. J. Michot, and P. Davidson, "Propriétés cristal
liquide des argiles gonflantes", Techniques de l'Ingénieur, 2007.
OS : E3
D. Petit and D. Maillet, "Techniques inverses et estimation de paramètres" chap. Sciences
fondamentales. Physique-Chimie. Mathématiques pour la physique (2 traités). Paris, France,
Techniques de l’Ingénieur, 2008.
OS : E4
B. Cretin and B. Remy, "Thermal Microscopy with Photomultipliers and UV to IR Cameras"
(chapter 14 in Thermal Nanosystems and Nanomaterials), ISBN 978-3-642-04257-7, Springer,
2009.
OS : E5
C. Petre, M. Feidt, M. Costea, and S. Petrescu, "Optimization of refrigeration Carnot cycle
machine : case study, chapter II in Thermal Engineering Research Developments", Ed. J.
EVGOVA, O. KOSTADINOV, Nova Science Publishers Inc, 2009.
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P. Chantrenne, K. Joulain and D. Lacroix, "Thermal Nanosystems and Nanomaterials (Topics in
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D. Maillet, Y. Jarny, and D. Petit, "Problèmes inverses en diffusion thermique" (dossier BE8265).
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OS : E8
D. Maillet, Y. Jarny, and D. Petit, "Problèmes inverses en diffusion thermique ", Dossiers BE 8266
(Formulation et résolution du problème des moindres carrés), Techniques de l'Ingénieur, Paris,
2011.
OS : E9
D. Maillet, Y. Jarny, and D. Petit, "Problèmes inverses en diffusion thermique", Dossiers 8267
(Outils spécifiques de conduction inverse et de régularisation), Techniques de l'Ingénieur,
Paris, 2011.
OS : E10
C. Moyne, T.D. Le, S.A. Lima, and M.A. Murad, "Statistical mechanics-based multiscale models of
swelling porous media including ion size correlations", Mechanics and Physics of Porous Solids
2011: a Tribute to Pr. Olivier Coussy, IFSTTAR Editeur, 2011.
OS : E11
H.R.B. Orlande, O. Fudym, D. Maillet, and R.M. Cotta, "Thermal Measurements and Inverse
Techniques", CRC Press, Serie Heat Transfer, Taylor & Francis Group, 2011.
OS : E12
B. Remy and S. André, Thermal Measurements and Inverse Technique: CRC Press 2011. Helcio
R.B. Orlande ; Olivier Fudym ; Denis Maillet ; Renato M. Cotta, 2011.
B re ve ts
BRE : E1
B. Jamart-Grégoire, N. Brosse, N.P. Quoc, D. Barth, A. Scondo, A. Degiovanni, "Utilisation
d’aérogels pour la préparation de matériau pour isolation thermique", N° de dépôt :
FR09/53363, Année de dépôt : 2009, Extension PCT : Tous pays, Année de dépôt de l’extension :
2010.
BRE : E2
D. Lasseux, Y. Jannot, "Mesure de paramètres liés à l’écoulement de fluides dans un matériau
poreux", N° de dépôt : 1050437, Année de dépôt : 2010, Extension PCT : Tous pays, N° de dépôt de
l’extension : FR2011050123, Année de dépôt de l’extension : 2011.
Publications du Groupe "Bioingénierie” (années 2007-2008)
Année 2007
ACL : B1
A. Dierich, E. Le Guen, N. Messaddeq, J.F. Stoltz, P. Netter, P. Schaaf, J.C. Voegel, and N. BenkiraneJessel, "Bone Formation Mediated by Synergy-Acting Growth Factors embedded in a
polyelectrolyte multilayer film", Advanced Materials, vol. 19, pp. 693-697, 2007.
ACL : B2
C. Gaucher, C. Devaux, C. Boura, P. Lacolley, J.F. Stoltz, and P. Menu, "In vitro impact of
physiological shear stress on endothelial cells gene expression profile", Clinical Hemorheology
and Microcirculation, vol. 37 (1-2), pp. 99-107, 2007.
ACL : B3
A. Kadi, N. De Isla, P. Lacolley, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Potential relation between cytoskeleton
reorganization and e-NOS activity in sheared endothelial cells (Effect of rate and time of
exposure)", Clinical Hemorheology and Microcirculation, vol. 37 (1-2), pp. 131-140, 2007.
ACL : B4
H. Kerdjoudj, C. Boura, V. Moby, K. Montagne, P. Schaaf, J.C. Voegel, and J.F. Stoltz, "Reendothelialization of human umbilical arteries treated with polyelectrolyte multilayers : a tool for
dammaged vessel replacement", Advanced Functional Materials, vol.17(15), pp. 2667-2673, 2007.
ACL : B5
H. Kerdjoudj, V. Moby, N. Berthelemy, M. Gentils, C. Boura, L. Bordenave, J.F. Stoltz, and P. Menu,
"The ideal small arterial substitute: Role of cell seeding and tissue engineering", Clinical
Hemorheology and Microcirculation, vol. 37 (1-2), pp. 89-98, 2007.
ACL : B6
H. Laroui, L. Grossin, M. Léonard, J.F. Stoltz, P. Gillet, P. Netter, and E. Dellacherie, "HyaluronateCovered Nanoparticles for the Therapeutic Targeting of Cartilage.", Biomacromolecules, vol. 8
(12), pp. 3879-3885, 2007.
ACL : B7
V. Moby, C. Boura, H. Kerdjoudj, D. Dumas, L. Marchal, J.C. Voegel, J.F. Stoltz, and P. Menu,
"Endothelial cell growth on EPTFE vascular grafts euiped with multilayered polyelectrolyte
film", Biomacromolecules, vol. 7, pp. 2156-2160, 2007.
ACL : B8
J.F. Stoltz, S. Muller, A. Kadi, R. Sun, V. Decot, P. Menu, and D. Bensoussan, "Endothelial cell
biology and influence of mechanical parameters", Clinical Hemorheology and Microcirculation,
vol. 37 (1-2), pp. 5-8, 2007.
ACL : B9
E. Werkmeister, H. Kerdjoudj, L. Marchal, J.F. Stoltz, and D. Dumas, "Multiphoton microscopy for
blood vessel imaging : new non-invasive tools (Spectral, SHG, FLIM)", Clinical Hemorheology and
Microcirculation, vol. 37 (1-2), pp. 77-88, 2007.
Année 2008
ACL : B10
N. Berthelemy, H. Kerdjoudj, C. Gaucher, P. Schaaf, J.F. Stoltz, P. Lacolley, J.C. Voegel, and P. Menu,
"Polyelectrolyte Films boost Progenitor Cell Differentiation into Endothelium-like Monolayers",
Advanced Materials, vol. 20 (14), pp. 2674-2678, 2008.
ACL : B11
C. Cournil-Henrionnet, C. Huselstein, Y. Wang, L. Galois, D. Mainard, V. Decot, P. Netter, J.F. Stoltz,
S. Muller, P. Gillet, and A. Watrin-Pinzano, "Phenotypic analysis of cell surface markers and gene
expression of human mesenchymal stem cells and chondrocytes during monolayer expansion",
Biorheology, vol. 45 (3-4), pp. 513-526, 2008.
ACL : B12
H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, S. Rickenbuch, A. Kearney-Schwartz, K. Montagne, P. Schaaf, P.
Lacolley, J.F. Stoltz, J.C. Voegel, and P. Menu, "Small remplacement by umbilical arteries with
polyelectrolyte film treated arteries", Journal of the American College of Cardiology, vol. 52 (19),
pp. 1589-1597, 2008.
ACL : B13
E. Paternotte, C. Gaucher, P. Labrude, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Behaviour of endothelial cells face
with hypoxia", Bio-Medical Materials and Engineering, vol. 18 (4-5), pp. 329-333, 2008.
ACL : B14
Y. Wang, N. De Isla, C. Huselstein, B. Wang, P. Netter, J.F. Stoltz, and S. Muller, "Effect of alginate
culture and mechanical stimulation on cartilaginous matrix synthesis of rat dedifferentiated
chondrocytes", Bio-Medical Materials and Engineering, vol. 18 (SUPPL 1), pp. 47-54, 2008.
ACL : B15
Y. Wang, N. De Isla, V. Decot, L. Marchal, G. Cauchois, C. Huselstein, S. Muller, B. Wang, P. Netter,
and J.F. Stoltz, "Influences of construct properties on the proliferation and matrix synthesis of
differentiated chondrocytes cultured in alginate gel", Biorheology, vol. 45 (3-4), pp. 527-538, 2008.
ACL : B16
E. Werkmeister, N. De Isla, L. Marchal, J.F. Stoltz, and D. Dumas, "Interest of second harmonic
generation imaging for diagnosis in thick and opaque tissue", Biorheology, vol. 45 (3-4), pp. 375383, 2008.
98 PUBLICATIONS DU GROUPE "BIOINGÉNIERIE"
Publications des nouveaux entrants
Articles antérieurs à l'arrivée dans l'Unité
C. Robert, P. Dal Santo, A. Delamézière, A. Potiron and J.L. Batoz, "On some computational aspects for
incremental sheet metal forming simulations", International Journal of Material Forming, vol. 1 (Suppl 1),
pp. 1195-1198, 2008.
M. Azaouzi, H. Naceur, A. Delamézière, J.L. Batoz and S. Belouettar, "An Heuristic Optimization Algorithm for
the blank shape design of high precision metallic parts obtained by a particular stamping process", Finite
Elements in Analysis and Design, vol. 44 (14), pp. 842-850, 2008.
M. Oudjene, L. Ben-Ayed, A. Delamézière and J.L. Batoz, "Shape optimization of clinching tools using the
response surface methodology with Moving Least-Square approximation",
Journal of Materials Processing Technology, vol. 209 (1), pp. 289-296, 2009.
C. Robert, L.B. Ayed, A. Delamézière, P.D. Santo and J.L. Batoz, "On a simplified model for the tool and the
sheet contact conditions for the SPIF process simulation", Key Engineering Materials, vol. 410-411, pp. 373379, 2009.
C. Robert, L.B. Ayed, A. Delamézière, P.D. Santo and J.L. Batoz, "Development of a simplified approach of
contact for incremental sheet forming", International Journal of Material Forming, vol. 3 (Suppl 1), pp. 987990, 2010.
A. Delamézière, Y. Yu, C. Robert, L.B. Ayed, M. Nouari and J.L. Batoz, "Numerical simulation of incremental
sheet forming by simplified approach", AIP Conference Proceedings, vol. 1315, pp. 619-624, 2010.
A. Delebarre, Y. Andres, M. Pellerano, P. Pero and D. G.arcia-Munzer, "Biofiltration of volatile organic
compounds by a fluidized bed of sawdust", International Journal of Chemical Reactor Engineering, vol. 5,
art. A22, 2007.
B.J. Alappat, A. Delebarre, P. Pre, M.K. Chandel, V. Delvinquier, J-C. Garabetian, D. Poux, J. Gonzalez and B.
Marchand, " Thermal remediation of oil polluted sands from black tides: The fluidized bed option",
Chemical Engineering Journal, vol. 129 (1-3), pp. 143-151, 2007.
M. Jenny and B. Nsom, "Primary instability of a Taylor-Couette flow with a radial stratification and radial
buoyancy", Physics of Fluids, vol. 19 (10), 108104, 2007.
M. Jenny and B. Nsom, "Eigenmodes of a rotating spherical Stokes flow with a radial stratification and
radial buoyancy", Journal of Physics: Conference Series, vol. 137, 012014, 2008.
L. Farge, Z. Ayadi and J. Varna, "Optically measured full-field displacement on the edge of a cracked
laminated composite", Composites Part A, vol. 39, pp. 1245-1252, 2008.
L. Farge, R. Nazarov and Z. Ayadi, "ESPI Measurements of Structural Ratcheting", Strain, vol. 46, pp. 267-276,
2010.
L. Farge, J. Varna and Z. Ayadi, "Damage characterization of a cross-ply carbon fiber/epoxy laminate by an
optical measurement of the displacement field", Composites Science and Technology, vol. 70, pp. 94-101,
2010.
S. Kiesgen de Richter, G. Le Caër and R. Delannay, "Heterogeneous dynamics of a granular pack under
vertical tapping", Europhysics Letters, vol. 85, 58004, 2009.
S. Mcnamara, P. Richard, S. Kiesgen de Richter, G. Le Caër and R. Delannay, "Measurement of granular
entropy", Physical Review E, vol. 80, 031301, 2009.
S. Mcnamara, P. Richard, S. Kiesgen de Richter, G. Le Caër and R. Delannay, "Overlapping histogram method
for testing Edward’s statistical mechanics of powder", Powders and grains, vol. 1145, 465, 2009.
A. Labergue, E. Moreau, N. Zouzou and G. Touchard, "Separation Control using Plasma Actuators –
Application to a Free Turbulent Jet", Journal of Applied Physics, vol. 40, n° 3, pp. 674-684, 2007
A. Pereira, P. Trevelyan, U. Thiele and S. Kalliadasis, "Dynamics of a horizontal liquid thin film in the
presence of reactive surfactants", Physics of fluids, vol. 19, 112102, 2007.
F. Volino and J.C. Perrin, "Generalized Gaussian model for uniaxial rotational motion: Application to the
calculation of spectroscopic responses", Journal of Physical Chemistry B, vol. 111 (30), pp. 8746-8761, 2007.
J.C. Perrin, S. Lyonnard, F. Volino and A. Guillermo, "Gaussian model for localized translational motion.
Application to water dynamics in Nafion studied by quasi-elastic neutron scattering", European Physical
Journal – Special Topics, vol. 141 (1), pp. 57-60, 2007.
PUBLICATIONS DES NOUVEAUX ENTRANTS 99
J.C. Perrin, S. Lyonnard and F. Volino, "Quasielastic neutron scattering study of water dynamics in
hydrated Nafion membranes", Journal of Physical Chemistry C, vol. 111 (8), pp. 3393-3404, 2007.
J.C. Perrin, S. Lyonnard, A. Guillermo and P. Levitz, "Water dynamics in ionomer membranes by field-cycling
NMR relaxometry, Magnetic Resonance Imaging, vol. 25 (4), pp. 501-504, 2007.
F. Thiébaud, C. Lexcellent, M. Collet and E. Foltete, "Implementation of a model taking into account the
asymmetry between tension and compression, the temperature effects in a finite element code for shape
memory alloys structures calculations", Computational Materials Science, vol. 41 (2), pp. 208-221, 2007.
F. Thiébaud, M. Collet, E. Foltete and C. Lexcellent, "Implementation of a multi-axial pseudoelastic model to
predict the dynamic behavior of shape memory alloys, Smart Materials and Structures, vol. 16 (4), art. n° 1,
pp. 935-947, 2007.
F. Thiébaud, C. Lexcellent, "Determination of the phase transformation zone at a crack tip in a shape
memory alloy exhibiting asymmetry between tension and compression", Scripta Materialia, vol. 59 (3), pp.
321-323, 2008.
M. Kameche, F. Xu, C. Innocent, G. Pourcelly and Z. Derriche, "Characterisation of Nafion 117 membrane
modified chemically with a conducting polymer : an application to the demineralisation of sodium iodide
organic solutions", Separation and Purification Technology, vol. 52 (3), pp. 497-503, 2007.
F. Xu, O. Diat, G. Gebel and A. Morin, "Determination of transverse water concentration profile through
MEA in a fuel cell, using Neutron Scattering", Journal of the Electrochemical Society, vol. 154 (12), B1389B1398, 2007.
100 PUBLICATIONS DES NOUVEAUX ENTRANTS
COMMUNICATIONS
Communications du Groupe "Mécanique des matériaux et structures"
Conférences invitées dans un congrès national ou international
C-INV : S1
J.F. Ganghoffer, V. Magnenet, R. Rahouadj, C. Cunat, “Continuous symmetries of dissipative
constitutive laws and construction of master curves”, Plasticity 2007, Anchorage, Alaska,
Etats-Unis, Key-note lecture, 2007.
C-INV : S2
J.F. Ganghoffer, V. Magnenet, R. Rahouadj, C. Cunat, “Continuous symmetries of dissipative
constitutive laws: master curves and Noether’s analysis”, Similarity Conference, UBC,
Vancouver, Canada, Key-note lecture, 2008.
C-INV : S3
M. Nouari, "Tool wear behaviour when machining the aeronautic Materials : titanium and
nickel-based superalloys", International Symposium on Aircraft Materials (ACMA 2008),
Agadir, Maroc, Conférence invitée et chairman, 2008.
C-INV : S4
G. Bluman, A. Cheviakov, and J.F. Ganghoffer, "On the nonlocal symmetries, group invariant
solutions and conservation laws of nonlinear dynamical compressible elasticity",
Proceedings IUTAM Symposium on Progress in the Theory and Numerics of Configurational
Mechanics, pp. 14, Nuremberg, Allemagne, 2009.
C-INV : S5
F. Dos Reis, J.F. Ganghoffer, "Construction of non polar and micropolar continua from lattice
homogenization", First International Conference on Material Modelling, ICMM1, Dortmund,
Allemagne, 2009.
C-INV : S6
Y. Chemisky, A. Duval, B. Piotrowski, T. Ben Zineb, E. Patoor, "Micromechanical-inspired SMA
constitutive models for structural analysis by finite element method", Proceeding of School
and Symposium on Smart Structural Systems Technologies, pp. 237-248, Conférence invitée
présentée par T. Ben Zineb, Porto, Portugal, 2010.
C-INV : S7
F. Dos Reis, J.F. Ganghoffer, "Construction of micropolar continua from the discrete
homogenization of repetitive beam lattices", First trilateral symposium (Russian–GermanFrench) on Mechanics of Generalized Continua - from Micromechanical Basics to Engineering
Applications, Wittemberg, Allemagne, 2010.
C-INV : S8
W. Khalil, B. Piotrowski, A. Mikolajczak, C. Bouby, T. Ben Zineb and E. Patoor, “Modelling of
couplings between phase transformation and plasticity in shape memory alloys: application
to structural analysis by finite element simulation”, Plasticity 2011, Conférence invitée
présentée par T. Ben Zineb, Mexico, 2011.
Communications avec actes dans un congrès international
Année 2007
C-ACTI : S1
C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Thermo-Structural investigation of plastic
damage", Annual European Rheology Conference, Naples, Italie, 2007.
C-ACTI : S2
B. Ben Boubaker, M. Haboussi, P. Aletti, and J.F. Ganghoffer, "FE simulation of the motion and
interactions of the organs of the pelvic area", ICMOBT2 (second International Conference on
Mechanics of Biomaterials and Tissues), Hawaï, USA, 2007.
C-ACTI : S3
G. Franz, F. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "A multiscale model
based on intragranular microstructure influence of grain-scale substructure on macroscopic
behaviour of an if-steel during complex load paths", NUMIFORM 2007. AIP Conf. Proc, Porto,
Portugal, vol. 908, pp. 1345-1350, 10.1063/1.2740996, 2007.
C-ACTI : S4
G. Franz, F. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "A Multiscale Model
Based On Intragranular Microstructure - Prediction of Dislocation Patterns At The
Microscopic Scale", ESAFORM 2007 (note) AIP Conf. Proc, Saragosse, Espagne, vol. 907, pp. 47-52,
10.1063/1.2729486, 2007.
C-ACTI : S5
J.F. Ganghoffer and B. Haussy, "Continuum volumetric and surface growth models for
biological tissues based on Eshelby tensors", ICMOBT2 (second International Conference on
Mechanics of Biomaterials and Tissues), Hawaï, USA, 2007.
C-ACTI : S6
N. Mefti, J.F. Ganghoffer, and B. Haussy, "Mechanical behavior of an adhering cell with
consideration of damping", ICMOBT2 (second International Conference on Mechanics of
Biomaterials and Tissues), Hawaï, USA, 2007.
102 COMMUNICATIONS DU GROUPE "MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES"
C-ACTI : S7
D. Petitjean, V. Laine, J.F. Schmitt, C. Cunat, M. Bouroukba, and M. Dirand, "Presence of
isoalkanes into waxes and their influence on physical properties", The 8th International
Conference on Petroleum Phase Behavior and Fouling, Pau, France, 2007.
C-ACTI : S8
N. Renault, S. André, C. Baravian, and C. Cunat, "Thermo-Structural investigation of strain
induced plastic damage", Shear 07 Int. Symposium on shear behavior and mechanisms in
materials plasticity, Nancy, France, 2-9517090-7-2, 2007.
C-ACTI : S9
C. Vaquette, C. Kahn, C. Frochot, M.L. Viriot, R. Rahouadj, and X. Wang, "An innovative method
to obtain porous PLLA scaffold with spherical and interconnected pores", Congress
Engineering Tissues : Replace-Repair-Regenerate, Sea Pines, Hilton Head Island SC, USA, 2007.
Année 2008
C-ACTI : S10
A. Duval, Y. Chemisky, M. Haboussi, and T. Ben Zineb, "Modeling of the Martensitic
Transformation and Reorientation in SMA Under Thermomechanical Loading Design of Finite
Element Adaptive Micro-components", International Conference on Martensitic
Transformation (ICOMAT), Santa Fé, New Mexico, USA, vol. TMS Proceeding, 2008.
C-ACTI : S11
J.F. Ganghoffer, "Mesoscopic modelling strategies for woven textiles", CIRAT 3. Third
International Conference of Applied Research in Textile, Sousse, Tunisie, 2008.
C-ACTI : S12
J.F. Ganghoffer, A. Cheviakov, and G. Bluman, "On the nonlocal symmetries, group invariant
solutions and conservation laws of the equations of nonlinear dynamical compressible
elasticity", IUTAM Symposium on Progress in the Theory and Numerics of configurational
Mechanics, Erlangen, Germany, 2008.
C-ACTI : S13
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, A. Nour, and G. Maurice, "Vers une extension de l’approche
d’hybridation de fonctions de poids à la modélisation des fissures de coin", 2ème Conférence
Internationale sur les Sciences Mécaniques, Oum El Bouaghi, Algérie, 2008.
C-ACTI : S14
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, M.B. Taghite, and Y. Belkacemi, "Analysis of elliptical
cracks in static and in fatigue by hybridization of Green’s functions", 1st African
Interquadrennial ICF Conference, Alger, Algérie, 2008.
C-ACTI : S15
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, M.B. Taghite, and Y. Belkacemi, "About a hybrid approach
for fatigue growth prediction of elliptical cracks : Application to welded joints structure",
International Conference on Multiscaling and Mesomechanics in Relation to sustainability,
Safety and Economy of Materials and Structures : Advanced and Smart, Giza, Egypte, 2008.
C-ACTI : S16
F. Jemal-Ellouze, T. Baraoui, T. Ben Zineb, I.C. Brada, and E. Patoor, "A thermomechanical
constitutive law for Fe-based shape memory alloys : Effect of martensitic transfpormation,
plastic gliding and their interactions", International Conference on Smart Materials and
Adaptive Structures : Mathematical Modeling and Computation, Tanger, Maroc, pp. 43-45,
2008.
C-ACTI : S17
L. Lambert-Campagne, M. Nouari, and A. Crolet, "Modelling of Dry and cryogenic machining",
International Conference USIFORME, Montréal, Canada, 2008.
C-ACTI : S18
L. Larbi, M. Nouari, and M. El Mansori, "Numerical analysis of damage initiation when
machining aeronautical fiber-reinforced composites", International Symposium on Aircraft
Materials (ACMA 2008), Agadir, Maroc, 2008.
C-ACTI : S19
M. Nouari, N. Lebaal, and A. Ginting, "Surface Integrity of refractory titanium alloys after dry
milling", International Conference on Advances in Materials and Processing Technologies
(AMPT) Manama, Kingdom of Bahrain, 2008.
C-ACTI : S20
B. Piotrowski, A. Eberhardt, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Analysis of the Effect of Niobium
Precipitates on the Thermo-Mechanical Behavior of a NiTiNb Shape Memory Alloy",
International Conference on Martensitic Transformation, ICOMAT, Santa Fe, New Mexico,
USA, 2008.
C-ACTI : S21
W. Zouari, M. Elhadrouz, and T. Ben Zineb, "Development of a ferroelectric Shell finite
element", Advances in Science and Technology CIMTEC 2008, Arcireale, Sicily, Italy, vol. 56, pp.
57-63, 2008.
Année 2009
C-ACTI : S22
H. Abdel-Aâl, M. El Mansori, and M. Nouari, "Wear of WC-Co Inserts in Dry high Speed
Machining Near βTitanium alloys", International Conference Ecotrib, Pisa, Italy, 2009.
COMMUNICATIONS DU GROUPE "MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX ET STRUCTURES" 103
C-ACTI : S23
H. Abdel-Aâl, M. El Mansori, and M. Nouari, "Wear of WC-Co Inserts in high speed machining of
submicron particle size aeronautical grade near β titanium alloy", Transactions of the North
American Manufacturing Research Institution/SME, NAMRC 37, Clemson University
Greenville, S.C, USA, 2009.
C-ACTI : S24
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "Effects of Sicking-Sliding Zones
on the Tool Wear an Coating Delamination When Machining Hard Materials", 36th
International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Film, ICMCTF, San Diego,
California, USA, 2009.
C-ACTI : S25
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "Hybrid model of the stickingsliding zones at the tool-chip interface", 21èmes Journées Internationales Francophones de
Tribologie, Compiègne, France, 2009.
C-ACTI : S26
B. Ben Boubaker, B. Haussy, and J.F. Ganghoffer, "Mesoscopic models of woven structure",
ICCST/7, Sharjah, Emirats Arabes Unis, 2009.
C-ACTI : S27
Y. Chemisky, A. Duval, A. Piotrowski, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Numerical tool for Shape
Memory Alloys structures simulations including twinning effects", ESOMAT 2009, Prague,
Czech Republic, 10.1051/esomat/200908003, 2009.
C-ACTI : S28
Y. Chemisky, A. Piotrowski, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Numerical study of mean field
approach capabilities for shape memory alloys matrix composites description", ESOMAT 2009,
Prague, République Tchèque, p. 6, 10.1051/esomat/200903004, 2009.
C-ACTI : S29
A. Duval, M. Haboussi, and T. Ben Zineb, "Nonlocal modelling of superelastic behavior of shape
memory alloys", ESOMAT 2009, Prague, République Tchèque, p. 7, 10.1051 /esomat/200906009,
2009.
C-ACTI : S30
G. Franz, A. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, L.X., and M. Berveiller, "Strain localization analysis
deduced from a large strain elastic-plastic self-consistent model for multiphase steels", 12th
International Conference on Fracture (ICF12), Ottawa, Canada, CD-ROM, p. 10, 2009.
C-ACTI : S31
J.F. Ganghoffer, "Mesoscopic models of woven structures", Seventh International Conference
on Composite Science and Technology. ICCST/7, American University of Sharjah, Emirats
Arabes Unis, 2009.
C-ACTI : S32
A. Ginting and M. Nouari, "Study on machining characteristic of aeronautical material under
orthogonal dry cutting", International Conference on advances in Materials and Processing
Technology (AMPT), Kuala Lumpur, Malaysia, 2009.
C-ACTI : S33
B. Haddag, C. Czarnota, and M. Nouari, "Advanced machining of hard materials :
characterization, modeling and numerical simulation", 12th Cirp Conference on Modelling of
Machining Operations, Donostia-San Sebastian, Spain, 2009.
C-ACTI : S34
B. Haddag, F. Koné, C. Czarnota, and M. Nouari, "Modeling and numerical simulation of
machining refractory alloys", 12th Cirp Conference on Modelling of Machining Operations,
Donostia-San Sebastian, Spain, 2009.
C-ACTI : S35
N. Jacques, C. Czarnota, S. Mercier, and A. Molinari, "A micromechanical model for dynamic
damage and fracture of ductile materials", IUTAM Symposium on Dynamic Fracture and
Fragmentation, Austin, USA, 2009.
C-ACTI : S36
L. Lasri, M. Nouari, and M. El Mansori, "Numerical of progressive failure and chip formation
process when machining Fibre-Reinforced Polymer composites", International Conference of
Computational Methods in Sciences and Engineering, ICCMSE 2009, Rhodes, Grèce, 2009.
C-ACTI : S37
T. Merzouki, C. Collard, N. Bourgeois, T. Ben Zineb, and F. Meraghni, "Coupling between
experimental and numerical simulation of shape memory alloy multicristal", ESOMAT 2009,
Prague, République Tchèque, 10.1051/esomat/200906035 (6 pages) , 2009.
C-ACTI : S38
A. Molinari, N. Jacques, C. Czarnota, and S. Mercier, "The role micro-inertia in spalling and
dynamic fracture of metals", Workshop on theoretical and experimental approaches for
dynamic industrial processes, Madrid, Espagne, 2009.
C-ACTI : S39
H. Nouri, F. Meraghni, C. Czarnota, and P. Lory, "Experimental identification of fatigue
damage model for short glass fibre reinforced thermoplastics", ICCST/7 : 7th International
Conference on Composite Science and Technology, Sharjah, Emirats Arabes Unis, 2009.
C-ACTI : S40
H. Nouri, F. Meraghni, C. Czarnota, and P. Lory, "Experimental Identification of Fatigue
Damage Model for Short Glass Fibre Reinforced Thermoplastics", CMSM 2009 : 3ème Congrès
International sur la Conception et la Modélisation des Systèmes Mécaniques, Hammamet,
Tunisie, 2009.
C-ACTI : S41
A. Piotrowski, T. Ben Zineb, E. Patoor, and A. Eberhardt, "Analysis of Niobium precipitates
effect on the thermo-mechanical behavior of a NiTiNb shape memory alloy and modeling",
ESOMAT 2009, Prague, République Tchèque, p. 8, 10.1051/esomat/200907003, 2009.
C-ACTI : S42
P. Sittner, L. Heller, J. Pilch, P. Sedlak, M. Frost, Y. Chemisky, A. Duval, A. Piotrowski, T. Ben
Zineb, E. Patoor, F. Auricchio, S. Morganti, A. Reali, G. Rio, D. Favier, Y. Liu, E. Gibeau, C.
Lexcellent, L. Boubakar, D. Hartl, S. Oehler, D.C. Lagoudas, and J. Van Humbeeck, "Roundrobin
SMA modelling", ESOMAT 2009, Prague, Czech Republic, p. 11, 10.1051/esomat/200908001, 2009.
Année 2010
C-ACTI : S43
M. Assidi, B. Ben Boubaker, and J.F. Ganghoffer, "Evaluation of poisson's ratio of textiles from
mesoscopic models", Esaform, Brescia, Italy, 2010.
C-ACTI : S44
S. Atlati, B. Haddag, M. Nouari, and M. Zenasni, "Numerical analysis of the cutting parameters
influence during machining aluminum alloy A2024-T351", International Conference on High
Speed Machining, HSM 2010, Metz, France, 2010.
C-ACTI : S45
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "A New Hybrid Tribological
Characterisation of Coating Delamination Process in Cutting Tools Wear", International
Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films, ICMCTF 2010, San Diego, USA, 2010.
C-ACTI : S46
B. Ben Boubaker and J.F. Ganghoffer, "Mesoscopic models of wovens : A general strategy based
on the minimization of the potential energy involving genetic algorithms", Esaform, Brescia,
Italy, 2010.
C-ACTI : S47
N. Bourgeois, F. Meraghni, and T. Ben Zineb, "Measurement and analysis of local strain
heterogeneities in superelastic Shape Memory Alloy by Digital Image Correlation", European
Materials Research Society (E-MRS) Spring meeting. Shape memory materials III Symposium,
Strasbourg, France, vol. 10, pp. 4-10, 2010.
C-ACTI : S48
Y. Chemisky, A. Duval, A. Piotrowski, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Micromechanical-inspired
SMA constitutive models for structural analysis by finite element method", Proceeding of
Scholl and Symposium on Smart Structural Systems Technologies, S3T, Porto, Portugal, pp.
237-248, 2010.
C-ACTI : S49
Y. Chemisky, A. Piotrowski, T. Ben Zineb, E. Patoor, and D. Lagoudas, "Modeling of
precipitation effects on the thermomechanical behavior of NiTi SMA", Conference on Smart
Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems, SMASIS 2010, Philadelphia,
Pennsylvanie, Etats Unis, CD-ROM proceeding, 2010.
C-ACTI : S50
F. Dos Reis, J.F. Ganghoffer, "Construction of micropolar continua from discrete
homogenization of lattices", 37th Solid Mechanics Conference, Varsaw, Pologne, 2010.
C-ACTI : S51
A. Duval, M. Haboussi, and T. Ben Zineb, "Modeling of SMA superelastic behavior with
nonlocal approach", European Materials Research Society (E-MRS) Spring meeting. Shape
memory materials III Symposium, Strasbourg, France, vol. 10, pp. 33-38, 2010.
C-ACTI : S52
M. Frost, T. Ben Zineb, and P. Sittner, "Thermommechanical models NiTi Shape Memory Alloys
and their applications", Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent
Systems, SMASIS 2010, Philadelphia, Pennsylvanie, Etats Unis, CD-ROM proceeding, 2010.
C-ACTI : S53
J.F. Ganghoffer, "On Eshelby tensors, Thermodynamics and calculus of variations". Mechanics
of Microtructured solids 2", Cellular Materials, Fibre reinforced Solids ads Soft Tissues, vol.
50, 2010.
C-ACTI : S54
W. Khalil, A. Mikolajczak, C. Bouby, and T. Ben Zineb, "A finite element numerical tool for FeBased SMA structural anaysis considering martensitic transformation and plastic sliding", 5th
International Conference on Advances in Mechanical Engineering and Mechanics. ICAMEM
2010, Hammamet, Tunisie, CD-ROM, p. 6, 2010.
C-ACTI : S55
F. Kone, C. Czarnota, B. Haddag, M. Lazard, and M. Nouari, "Factors Controlling the Behaviour
of Coating Under Extreme Contact Loading in Dry Machining Processes", International
Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films, ICMCTF 2010, San Diego, USA, 2010.
C-ACTI : S56
F. Kone, C. Czarnota, B. Haddag, and M. Nouari, "Effect of coating materials on thermal loading
in machining diffcult-to-cut materials", International Conference on Advances in Materials
and Processing Technologies. AMPT 2010, Paris, France, 2010.
C-ACTI : S57
F. Kone, C. Czarnota, B. Haddag, and M. Nouari, "Characterisation of thermal aspects when
machining AISI 316L Stainless Steel with coated cutting tools", International Conference on
High Speed Machining. HSM 2010, Metz, France, 2010.
C-ACTI : S58
N. S. Kumar Reddy and M. Nouari, "A comparative study on the role of solid lubricant for
improving tribological properties in turning process", International Conference on
Metallurgical Coatings and Thin Films, ICMCTF 2010, San Diego, USA, 2010.
C-ACTI : S59
L. Lasri, M. Nouari, and M. El Mansori, "2D Macro-Mechanical Finite Element Model for
Machining Fiber Reinforced Polymer (FRP)", International Symposium on Aircraft Materials,
ACMA 2010, Marrakech, Maroc, 2010.
C-ACTI : S60
T. Merzouki, C. Collard, N. Bourgeois, T. Ben Zineb, and F. Meraghni, "Numerical and
Experimental Analysis of Martensitic Transformation Localization on a Superelastic Cu-based
SMA Multicrystal", Special Workshop on Shape Memory Alloys, Istanbul, Turkey, 2010.
C-ACTI : S61
M. Nouari and M. Abbadi, "Fatigue resistance of aeronautic components obtained by high
speed machining", International Symposium on Aircraft Materials, ACMA 2010, Marrakech,
Maroc, 2010.
C-ACTI : S62
M. Nouari, M. Calamaz, and F. Girot, "Coating performances in machining refractory
materials", International Conference on Metallurgical Coating and Thin Films, ICMCTF 2010,
San Diego, USA, 2010.
C-ACTI : S63
E. Patoor, Y. Chemisky, A. Duval, A. Piotrowski, and T. Ben Zineb, "3D-Macroscopic Modeling of
SMA Behavior : Application for Structure Analysis, Precipitation Effects in SMA, and NiTiNb
Behavior", Special Workshop on Shape Memory Alloys, Istanbul, Turkey, 2010.
C-ACTI : S64
A. Piotrowski, T. Ben Zineb, E. Patoor, and A. Eberhardt, "Experimental and numerical analysis
of recovery stress in Ni47Ti44Nb9 Shape Memory Alloys : Application to Tightening",
Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems, SMASIS 2010,
Philadelphia, Pennsylvanie, Etats Unis, CD-ROM proceeding, 2010.
C-ACTI : S65
A. Piotrowski, T. Ben Zineb, E. Patoor, and A. Eberhardt, "Experimental and numerical analysis
of recovery stress in Ni47Ti44Nb9 shape memory alloys : application to tightening", European
Materials Research Society (E-MRS) Spring meeting. Shape memory materials III Symposium,
Strasbourg, France, vol. 10, pp. 204-209, 2010.
C-ACTI : S66
Y. Yu, A. Delameziere, C. Robert, L. Benayad, and M. Nouari, "Numerical simulation of
incremental sheet forming by simplified approach", International Conference on Advances in
Materials and Processing Technologies, AMPT 2010, Paris, France, 2010.
C-ACTI : S67
W. Zouari, T. Ben Zineb, and A. Benjedou, "A 3D Curvilinear finite element for the analysis of
piezoceramics ferroelectric and ferroelastic behaviors", ACMA 2010, Marrackech, Maroc, CDROM, 2010.
Année 2011
C-ACTI : S68
T. Ara, B. Piotrowski, and T. Ben Zineb, "Numerical analysis of the plastic gliding effect on the
transformation properties of NiTi SMA", Plasticity 2011, Puerto Vallarta, Mexique, 2011.
C-ACTI : S69
A. Ifis, F. Bilteryst, and M. Nouari, "Development of a hybrid model for the thermomechanical
modelling of thin layers", European Conference on eXtended Finite Element Cardiff
University, United Kingdom, Royaume Uni, 2011.
C-ACTI : S70
W. Khalil, B. Piotrowski, A. Mikolajczak, C. Bouby, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Modelling of
couplings between phase transformation and plasticity in shape memory alloys : application
to structural analysis by finite element simulation", Plasticity 2011, Puerto Vallarta, Mexique,
2011.
Communications avec actes dans un congrès national
Année 2007
C-ACTN : S1
R. Arieby, R. Rahouadj, and C. Cunat, "Etude du comportement anisotrope du PEHD extrudé
sous sollicitation de traction uniaxiale séquencée en grande déformation", 18ème Congrès
Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S2
C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Plastic damage characterisation using visible,
infrared and incoherent light transport optical techniques", 18ème Congrès Français de
Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S3
C. Baravian, J. Mougel, A. Durand, and F. Caton, "Suivi dynamique de l’émulsification par
diffusion de la lumière", 18ème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S4
M.B. Boubaker, M. Haboussi, B. Collignon, L. Keros, J.F. Ganghoffer, and P. Aletti, "Sur une
modélisation par éléments finis de l’interaction entre organes de la région pelvienne", 18ème
Congrès Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S5
G. Franz, F. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "Influence de la
microstructure intragranulaire sur l'évolution des surfaces de charge d'un acier ferritique lors
de trajets de déformation monotones et complexes", 18ème Congrès Français de Mécanique
Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S6
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, M.B. Taghite, and G. Maurice, "Modélisation des fissures
elliptiques et semi-elliptiques par hybridation des fonctions de poids dans le cas de la
fatigue", 18ème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S7
B.K. Hachi, S. Rechak, M. Haboussi, and M.B. Taghite, "Computation of stress intensity factor
by hybridization in cracked plates", Congrès de Mécanique, El Djedida, Maroc, 2007.
C-ACTN : S8
K. M'Rabet, R. Rahouadj, R. Arieby, and C. Cunat, "Modélisation thermodynamique
multiéchelle du comportement élasto(visco)plastique du PEHD en grandes déformations
uniaxiales séquencées", 18ème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S9
N. Renault, S. André, and C. Cunat, "Traitement des couplages thermomécaniques induits par
la déformation", 18ème Congrès Français de Mécanique Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : S10
N. Renault, S. André, and C. Cunat, "Identification de sources thermiques par reconstruction
inverse régularisée 2D", Congrès Français de Thermique, SFT 2007, Ile des Embiez, France,
2007.
C-ACTN : S11
N. Renault, S. André, and C. Cunat, "Analyse thermo-structurale de l’endommagement d’un
plastique", 42ème Colloque du Groupe Français de Rhéologie, Rhéologie des systèmes évolutifs,
Clermont-Ferrand, France, CD-ROM, 2007.
C-ACTN : S12
M.B. Taghite, M. Haboussi, B.K. Hachi, and G. Maurice, "Rigidité à la torsion d’un cylindre avec
une double périodicité", Congrès de Mécanique, El Djedida, Maroc, 2007.
Année 2008
C-ACTN : S13
C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Rhéologie solide : Modèle thermodynamique
de loi de comportement appliqué à des mesures thermomécaniques couplées", 43ème Colloque
du Groupe Français de Rhéologie, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France, 2008.
C-ACTN : S14
C. Kahn, R. Rahouadj, and X. Wang, "Bioréacteur pour l'ingénierie tissulaire du ligament", GDR
Mécanotransduction, BO2A, Paris, France, 2008.
C-ACTN : S15
C. Kahn, X. Wang, and R. Rahouadj, "Thermodynamic model for ligament and tendon
mechanical behavior : Application to Achilles tendons", 33ème Congrès Annuel de la Société de
Biomécanique, Compiègne, France, 2008.
Année 2009
C-ACTN : S16
R. Arieby, R. Rahouadj, and C. Cunat, "Caractérisation et modélisation thermodynamique du
comportement mécanique anisotrope du polyéthylène à haute densité. Intégration des effets
d'endommagement",19ème Congrès Français de Mécanique, Marseille, France, 2009.
C-ACTN : S17
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. El Mansori, and A. Molinari, "Modélisation hybride des zones
de contact collant et glissant à l'interface outil-copeau", 21èmes Journées Internationales
Francophones de la Tribologie, Compiègne, France, 2009.
C-ACTN : S18
A. Duval, T. Ben Zineb, and M. Haboussi, "Modélisation par éléments finis de structures
minces en alliage à mémoire de forme", Colloque National Mécamat, Aussois, France, CD ROM
6 pages, 2009.
C-ACTN : S19
A. Duval, M. Haboussi, and T. Ben Zineb, "Modélisation du comportement thermomécanique
de structures minces en alliage à mémoire de forme", 19ème Congrès Français de Mécanique
CFM'09, Marseille, France, CD ROM 6 pages, 2009.
C-ACTN : S20
G. Maurice, M. Taghite, and K. Taous, "Influence des interfaces de la micro-structure sur la
fonction mémoire d'un composite "fibreux" viscoélastique homogénéisé", Proceedings du
9ème Congrès marocain de Mécanique, Mécanique du Solide, vol. 1, pp. 394-396, 2009.
C-ACTN : S21
F. Meraghni, H. Nouri, C. Czarnota, and P. Lory, "Modelling and experimental identification of
fatigue damage for short Glass fibre reinforced polyamide (PA6-FG)", CAM 2009 : Congrès
Algérien de Mécanique, Biskra, Algérie, 2009.
C-ACTN : S22
T. Merzouki, C. Collard, N. Bourgeois, T. Ben Zineb, and F. Meraghni, "Dialogue entre
expérience et simulation numérique d'un multicristal en alliage à mémoire de forme de Cu AI
Be", 19ème Congrès Français de Mécanique CFM'09, Marseille, France, vol. CD ROM 6 pages,
2009.
C-ACTN : S23
H. Nouri, F. Meraghni, C. Czarnota, and P. Lory, "Modélisation et identification expérimentale
de l'endommagement de thermoplastiques renforcés sous chargement cyclique", 16ème
Journée Nationale sur les Composites, JNC16, Toulouse, France, 2009.
C-ACTN : S24
A. Piotrowski, T. Ben Zineb, A. Eberhardt, and E. Patoor, "Modélisation d'un Alliage à Mémoire
de Forme contenant des inclusions élastoplastiques", 19ème Congrès Français de Mécanique
CFM'09, Marseille, France, CD ROM 6 pages, 2009.
C-ACTN : S25
A. Piotrowski, A. Duval, T. Ben Zineb, A. Chemistry, A. Eberhardt, and E. Patoor, "Modélisation
d’un alliage à mémoire de forme contenant des précipités élasto-plastiques", Colloque
national Mécamat, Aussois, France, CD ROM 6 pages, 2009.
Année 2010
C-ACTN : S26
A. Blaise, S. André, C. Baravian, and C. Cunat, "Technique de rétrodiffusion de lumière
polarisée appliquée à la caractérisation de microstructure en rhéologie solide", 12ème Congrès
Francophone de Techniques Laser (CFTL), Nancy, France, CD-ROM, 2010.
C-ACTN : S27
A. Duval, M. Haboussi, and T. Ben Zineb, "Modélisation du comportement superélastique des
Alliages à Mémoire de Forme basée sur une approche non locale", 7èmes Journées de Mécanique
de l'Ecole Militaire Polytechnique, Bordj El Bahri, Alger, 2010.
C-ACTN : S28
C. Duval, M. Gupta, C. Nouvel, J. Babin, C. Vaquette, X. Wang, N. Tran, and J. L. Six, "Microfibres
de copolyesters biodégradables pour l'ingénierie tissulaire", Matériaux 2010, colloque 9
"Matériaux et Santé", Nantes, France, 2010.
Année 2011
C-ACTN : S29
S. André, Y. Meshaka, P. Delobelle, L. Farge, and C. Cunat, "Identifiabilité paramétrique et lois
de comportement : application à un polymère semi-cristallin", 20ème Congrès Français de
Mécanique, Besançon, France, 2011.
C-ACTN : S30
S. Atlati, B. Haddag, and M. Nouari, "Etude de l'influence des paramètres d'un modèle
d'endommagement sur le phénomène de segmentation de copeaux lors de l'usinage des
alliages aluminium aéronautiques", 20ème Congrès Français de Mécanique, Besançon, France,
2011.
C-ACTN : S31
S. Atlati, B. Haddag, M. Nouari, and M. Zenasni, "Analysis of the chip segmentation
phenomenon during machining of aluminium alloy A2024-T351", 10th Conference on
Mechanics, Oujda, Maroc, 2011.
C-ACTN : S32
S. Atlati, B. Haddag, M. Zenasni, M. Nouari, and C. Barlier, "Numerical simulation of the chip
formation process when machining aeronautical aluminium alloys", 10th Conference on
Mechanics, Oujda, Maroc, 2011.
C-ACTN : S33
L. Farge, A. Blaise, S. André, and C. Baravian, "Caractérisation de l'évolution microstructurale
d'un polymère semi-cristallin avec la déformation à l'aide d'une technique de diffusion de
lumière polarisée", 20ème Congrès Français de Mécanique, Besançon, France, 2011.
C-ACTN : S34
A. Ifis, F. Bilteryst, and M. Nouari, "Développement d'un modèle hybride MAE-X-FEM pour la
modélisation des couches minces", 20ème Congrès Français de Mécanique, Besançon, France,
2011.
C-ACTN : S35
D. Jacquin, C. Czarnota, and M. Nouari, "Nouvelle méthode d'analyse macroscopique des
copeaux formés en tournage", 20ème Congrès Français de Mécanique, Besançon, France, 2011.
C-ACTN : S36
F. Kone, C. Czarnota, B. Haddag, and M. Nouari, "Etude expérimentale et numérique de
l'usinage d'un acier à haute résistance avec une plaquette de coupe revêtue", 20ème Congrès
Français de Mécanique, Besançon, France, 2011.
C-ACTN : S37
G. Maurice, D. Rouxel, V. Vincent, L. Badie, M.B. Taghite, and R. Rahouadj, "Confrontation de la
spectroscopie Brillouin et de l'homogénéisation périodique pour des composites polymères
nanoparticules : vers la piézoélectricité", 10ème Congrès de Mécanique, Oujda, Maroc, 2011.
C-ACTN : S38
M. Nouari, "Vision future de l'usinage avancé des matériaux à haute performance. Avancées
technologiques et scientifiques", Congrès Algérien de Mécanique, Guelma, Algérie, 2011.
C-ACTN : S39
M.B. Taghite, R. Kouitat, R. Belgrade, and G. Maurice, "Caractéristiques homogénéisées d'une
barre cylindrique présentant une double périodicité et sous un chargement de torsion", 10ème
Congrès de Mécanique, Oujda, Maroc, 2011.
C-ACTN : S40
Y. Yan, A. Delamézière, M. Nouari, and J.L. Batoz, "Développement d'une Approche Simplifiée
de la simulation numérique du formage incrémental", 20ème Congrès Français de Mécanique,
Besançon, France, 2011.
Communications orales sans actes dans un congrès international ou national
C-COM : S1
M.B. Boubaker, M. Haboussi, J.F. Ganghoffer, and P. Aletti, "Finite element formulation of the
organ motion in the pelvic zone", 2nd Saar-Lor-Lux Colloquium on Mechanics, Nancy, France,
2007.
C-COM : S2
M.B. Boubaker, M. Haboussi, J.F. Ganghoffer, and P. Aletti, "Finite Element modelling of human
pelvic organs and interactions : analysis of prostate motion", Proceedings of the
international conference on mechanics of biomaterials and tissues ICMOBT, Hawaï, USA,
2007.
C-COM : S3
G. Franz, F. Abed-Meraim, T. Ben Zineb, X. Lemoine, and M. Berveiller, "Strain Localization
analysis using a large strain self-consistent approach", Shear 07, Nancy, France, 2007.
C-COM : S4
C. Vaquette, C. Kahn, C. Frochot, R. Rahouadj, and X. Wang, "PLLA biodegradable scaffolds with
interconnected spherical pores : an in vitro and in vivo study", International Symposium
Bioengineering and Regenerative Medicine, Mulhouse-Alsace, France, 2007.
C-COM : S5
M.B. Boubaker, M. Haboussi, J.F. Ganghoffer, and P. Aletti, "Finite Element modelling of human
pelvic organs and interactions : analysis of prostate motion", Proceedings of the 15th
International Conference on Computational and Experimental Engineering and Sciences
ICCES 2008, Honolulu, Hawaï, USA, 2008.
C-COM : S6
C. Kahn, R. Rahouadj, and X. Wang, "Thermodynamical approaches modeling of tendons and
ligaments mechanical behavior", 16th Congress European Society of Biomechanics, Lucerne,
Switzerland, vol. 41 (Suppl1) : S364, 2008.
C-COM : S7
T. Merzouki, N. Bourgeois, T. Ben Zineb, and F. Meraghni, "Coupling between measured
kinematic fields and multicrystal", Workshop in frame of the ESF EUROCORES programme
Smart Structural Systems Technologies (S3T), Prague, République Tchèque, 2008.
C-COM : S8
T. Merzouki, F. Meraghni, and T. Ben Zineb, "Identification of orthotropic material behaviour
using the error in constitutive equations", 13th European Conference on Composite Materials
(ECCM13), Stockholm, Suède, 2008.
C-COM : S9
B. Piotrowski, A. Duval, Y. Chemisky, T. Ben Zineb, A. Eberhardt, and E. Patoor, "Modeling of
SMA with elasticplastic inclusions", Workshop in frame of the ESF EUROCORES programme
Smart Structural Systems Technologies (S3T), Prague, République Tchèque, 2008.
C-COM : S10
R. Tiberkak, M. Bachene, B.K. Hachi, S. Rechak, and M. Haboussi, "Dynamic response of cracked
plate subjected to impact loading using the extended finite element method (X-FEM)", 1st
African Interquadrennial ICF Conference, Alger, Algérie, 2008.
C-COM : S11
A. Blaise, S. André, A. Testu, P. Delobelle, and C. Cunat, "Identification of the true elastic
modulus of HDPE from tensile tests using an appropriate reduced model of the
elastoviscoplastic behaviour", POLYCHAR17 - World Forum on Advanced Materials, Rouen,
France, 2009.
C-COM : S12
A. Blaise, C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Polarized incoherent light transport
optical technique for in-situ characterization of SCP", 14th International Conference on
Deformation, Yield and Fracture of Polymers, Rolduc Abbey, Kerkrade, Hollande, 2009.
C-COM : S13
Y. Chemisky, A. Duval, A. Piotrowski, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "Macroscopic modeling of
shape memory alloys for composite structures and materials simulation", The 2009 Joint ASCEASME-SES Conference on Mechanics and Materials, Blacksburg, VA, USA, p. 209, 2009.
C-COM : S14
C. Czarnota, N. Jacques, S. Mercier, and A. Molinari, "A micromechanical constitutive model for
dynamic damage and fracture of ductile materials", IUTAM Symposium : Dynamic Fracture
and Fragmentation, Austin Texas, Etats Unis, 2009.
C-COM : S15
J.F. Ganghoffer, V. Magnenet, and R. Rahouadj, "Exploitation and interpretation of the
response of viscoplastic materials in terms of invariance properties", COMPLAS1, Plasticitly
2009, 2009.
C-COM : S16
N. Renault, S. André, and C. Cunat, "Thermomechanical experimental data and
thermodynamical model applied to the characterization of semicrystalline polymers", 14th
International Conference on Deformation, Yield and Fracture of Polymers, Rolduc Abbey,
Kerkrade, Hollande, 2009.
C-COM : S17
A. Blaise, S. André, C. Baravian, and C. Cunat, "In-situ microstructural characterization of
deformed HDPE using a polarized light scattering technique", 4th International Conference on
Polymer Behavior (IUPAC), Lodz, Poland, 2010.
C-COM : S18
A. Blaise, C. Baravian, S. André, J. Dillet, L. J. Michot, R. Mokso, and F. Meneau,
"Characterization of the micro-mesostructure of HDPE under uniaxial tensile test by X-ray
microtomography, incoherent polarized steady-light transport and small-angle X-ray
scattering", 6th Annual European Rheology Conference, Göteborg, Sweden, 2010.
C-COM : S19
Y. Chemisky, A. Duval, T. Ben Zineb, and E. Patoor, "New macroscopic model for SMA behavior
considering twins accommodation in self-accommodated martensite", European Materials
Research Society (E-MRS) Spring meeting. Shape memory materials III Symposium,
Strasbourg, France, 2010.
C-COM : S20
M. Haboussi, A. Abdul-Latif, L. Dieng, and C. Cunat, "On the inelasticity modelling based on
dissipation spectral", 12th International Congress on Mesomechanics, Taipei, Taiwan, Chine,
2010.
C-COM : S21
A. Blaise, S. André, C. Baravian, and C. Cunat, "Apports d'une technique de rétrodiffusion de
lumière polarisée pour la caractérisation in-situ de polymères sous sollicitations
mécaniques", 23ème Colloque Déformation Plastique des Polymères Solides (DEPOS), GuidelPlages, Morbihan, France, 2010.
C-COM : S22
A. Blaise, C. Baravian, S. André, L. J. Michot, and J. Dillet, "Informations structurales obtenues
sur PEHD étiré par microtomographie X (postmortem). Diffusion de lumière polarisée et SAXS
(in-situ)", 23ème Colloque Déformation Plastique des Polymères Solides (DEPOS), Guidel-Plages,
Morbihan, France, 2010.
C-COM : S23
R. Kouitat, P. Stempflé, and M. Taghite, "Interaction frottement / Propriétés mécaniques des
surfaces : vers une considération plus fine du comportement mécanique des couches minces
en tribologie des interfaces", Matériaux 2010, Nantes, France, 2010.
Communications par affiche dans un congrès international ou national
C-AFF : S1
H. H. Chen, J. Tritz, C. Huselstein, G. Cauchois, R. Rahouadj, D. Bensoussan, J. F. Stoltz, and N.
De Isla, "Commitment of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Induced by Biaxial Strain
Involves Smad3 Activation", Regenarative Medicine - Advancing Next Generation Therapies,
Hilton Head Island, South Carolina, Poster, 2010.
C-AFF : S2
C. Huselstein, J. Tritz, R. Rahouadj, N. De Isla, N. Charif, N. Benkirane-Jessel, D. Bensoussan, and
J. F. Stoltz, "Cartilage engineering using a sprayed alginate hydrogel method", 9th
International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical
Engineering (CMBBE 2010), Valencia, Spain, Poster, 2010.
C-AFF : S3
C. Laurent, D. Durville, X. Wang, J.F. Ganghoffer, and R. Rahouadj, "Conception d'un nouveau
scaffold pour l'ingénierie tissulaire du ligament croisé antérieur", 35ème Congrès Annuel de la
Société de Biomécanique, Le Mans, France, Poster (Prix de la Société de biomécanique), 2010.
Communications du Groupe "Milieux fluides, réactifs,
multiphasiques"
Conférences invitées dans un congrès international
C-INV : F1
C. Baravian, J. Dillet, and F. Caton, "Characterisation of anisotropy in highly turbid media",
Optical Particle Characterisation, Conférence invitée présentée par C. Baravian, Gratz,
Autriche, 2007.
C-INV : F2
O. Séro-Guillaume, "Some Applications of forest fires simulation in the large", Forest Fires :
Suppression or Adaptation, Madrid, Espagne, 2007.
Conférences invitées dans un congrès national
C-INV : F3
C. Baravian, "Structure et propriétés mécaniques de suspensions de particules anisotropes",
Congrès du Groupe Français de Rhéologie, Strasbourg, France, 2009.
C-INV : F4
A. Lamorlette, O. Séro-Guillaume, D. Calogine, and A. Collin, "Etude numérique du transfert
de chaleur convectif dans un arbre fractal", 19 ème Congrès Français de Mécanique, Marseille,
France, Conférence plénière présentée par O. Sero-Guillaume, 2009.
Année 2007
C-ACTI : F1
B. Arcen and A. Tanière, "Influence of crossing-trajectory on the turbulence seen by inertial
particles in a channel flow", ICMF 2007, 6 th International Conference on Multiphase Flow,
Leipzig, Allemagne, CD-ROM paper N°S3_Tue_C_23, 2007.
C-ACTI : F2
B. Arcen and A. Tanière, "On the stochastic Lagrangian modelling of the fluid velocity seen
in a particle-laden channel flow", ICMF 2007, 6 th International Conference on Multiphase
Flow, Leipzig, Allemagne, CD-ROM paper N°S3_Wed_C_36, 2007.
C-ACTI : F3
B. Arcen, A. Tanière, and al, "Statistics of particle dispersion in Direct Numerical Simulations
of wall-bounded turbulence : results of an international collaborative benchmark test",
ICMF 2007, 6 th International Conference on Multiphase Flow, Leipzig, Allemagne, CD-ROM
paper N°S3_Tue_C_22, 2007.
C-ACTI : F4
B. Arcen, A. Tanière, and L. I. Zaichik, "Evaluation of a PDF model for the transport of particles
in a channel flow", ICMF 2007, 6 th International Conference on Multiphase Flow, Leipzig,
Allemagne, CD-ROM paper N°S3_Wed_C_40, 2007.
C-ACTI : F5
C. Baravian, J. Mougel, A. Durand, A. Parker, and R. Babas, "Tracking emulsification in real
time", Formula V, Potsdam, Allemagne, 2007.
C-ACTI : F6
E. Belut, F. Bonthoux, B. Oesterlé, and A. Kheiri, "Numerical and experimental investigation
on the particle-laden airflow generated by a pseudo-machining operation", ICMF 2007, 6th
International Conference on Multiphase Flow, Leipzig, Allemagne, CD-ROM paper
N°S3_Thu_C_56, 2007.
C-ACTI : F7
G. Benmouffok-Benbelkacem, F. Caton, and S. Skali-Lami, "Simple Shear Rheology of some
Plastic Fluids below and above the Yield Stress : Determinationof Nonlinear Viscolasticity of
Carbopol, Xanthan and Ketchup", 4 th Annual European Rheology Conference, AERC 2007,
Italy, 2007.
C-ACTI : F8
F. Candelier and M. Souhar, "An approximate expression for the time dependant saff-man's
lift force", 6 th International Conference of Multiphase Flow, Leipzig, Allemagne, 2007.
C-ACTI : F9
F. Caton and C. Baravian, "The dynamical rupture of weak gels", Annual European Rheology
Conference, Naples, Italie, 2007.
C-ACTI : F10
F. Caton, C. Baravian, and G. Benbelkacem, "Does elasticity disappear above the yield stress?",
Annual European Rheology Conference, Naples, Italie, 2007.
C-ACTI : F11
A. Collin, G. Parent, D. Lacroix, and P. Boulet, "Simulation of radiative transfer through a
water spray in a small scale tunnel", Proc. of the 5 th International Symposium on Radiative
Transfer, Bodrum, Turquie, Paper RAD-V-019, 2007.
COMMUNICATIONS DU GROUPE "MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS, MULTIPHASIQUES" 111
C-ACTI : F12
C-ACTI : F13
V. Deprédurand, C. Maqua, G. Castanet, and F. Lemoine, "Temperature measurement of
evaporating ethanol/3-pentanone bicomponent droplets using 2-colour LIF", Annual
Meeting of the Institute for Liquid Atomisation and Sprays Systems (ILASS), Mugla, Turquie,
2007.
M. Guingo and J.P. Minier, "A stochastic model of coherent structures in boundary layers for
the simulation of particle deposition in turbulent flows", ICMF 2007, 6th International
Conference on Multiphase Flow, Leipzig, Allemagne, CD-ROM paper N°S3_Wed_B_34, 2007.
C-ACTI : F14
M. Khalij, M.S. S.B., and B. Oesterlé, "Evaluation of a set of dispersed phase wall boundary
conditions in two-fluid modeling", ICMF 2007, 6th International Conference on Multiphase
Flow, Leipzig, Allemagne, CD-ROM paper N°PS_6_38, 2007.
C-ACTI : F15
S. Madani, O. Caballina, and M. Souhar, "Some experimentation on a Taylor bubble in an
oscillating frame", 6 th International Conference on Multiphase Flow ICMF, Leipzig,
Allemagne, 2007.
C-ACTI : F16
G. Marchioli, A. Soldati, K. J.G.M., B. Arcen, A. Tanière, G. Goldensoph, K.D. Squires, M. F.
Cargnelutti, and L.M. Portela, "Statistics of particle dispersion in Direct Numerical
Simulations of wall-bounded turbulence : results of an international collaborative
benchmark test", ICMF 2007, 6 th International Conference on Multiphase Flow, Leipzig,
Allemagne, CD-ROM, paper N°S3_Tue_C_22, 2007.
C-ACTI : F17
B. Oesterlé, "A note on crossing-trajectory effects in gas-particle turbulent flows", 4 th
International Conference on Computational Methods in Multiphase Flows, Bologne, Italie,
pp. 379-387, 2007, 978-1-84564-079-8.
C-ACTI : F18
B. Oesterlé, "On crossing-trajectory effects in gas-particle turbulent shear flow", ICMF 2007,
6 th International Conference on Multiphase Flow, Leipzig, Allemagne, CD-ROM paper
N°S3_Wed_B_35, 2007.
C-ACTI : F19
N. Rimbert and A. Delconte, "Solving Williams spray equation with a self-similar
fragmentation kernel through classes method and quadrature method of moment",
International Conference on Multiphase Flow, Leipzig, Allemagne, 2007.
C-ACTI : F20
X. Rocourt, K. Chétéhouna, I. Sochet, and O. Séro-Guillaume, "Experimental Study of Fire
Spread Through a Shrub Fuels Bed in a Model Tunnel", 11 th International Conference on Fire
Science and Enginnering, University of London, Royal Holloway College, UK, 2007.
C-ACTI : F21
V. Vincent, O. Caballina, F. Pigeonneau, and M. Souhar, "Experimental study of the
hydrodynamic interactions between two spherical bubbles in a solid-body rotation flow", 6 th
International Conference on Multiphase Flow ICMF, Leipzig, Allemagne, 2007.
Année 2008
C-ACTI : F22
K. Chetehouna, I. Zarguili, O. Séro-Guillaume, F. Giroud, and C. Picard, "On the two ways for
the computing of the fire front positions and the rate of spread", Forest Fires 2008. WIT
Transactions on Ecology and the Environment, Toledo, Espagne, vol. 119, pp. 3-12 2008.
C-ACTI : F23
L. Claudotte, P. Gardin, M. Simonnet, N. Rimbert, and B. Oesterlé, "Prediction of inclusion
size and composition in liquid steel", CFD 2008, 6 th International Conference on
Computational Fluid Dynamics in Oil & Gas, Metallurgical and Process Industries,
Trondheim, Norvège, CD-ROM paper N°CFD08-004, 2008.
C-ACTI : F24
V. Deprédurand, C. Maqua, G. Castanet, and F. Lemoine, "Heat and mass transfers of
evaporating droplets using optical techniques : influence of the fuel", Annual Meeting of
the Institute for Liquid Atomisation and Sprays Systems (ILASS), Côme, Italie, 2008.
C-ACTI : F25
J. Ducourneau, V. Planeau, J. Chatillon, and A. Nejade, "New method for measuring sound
absorption in an industrial hall", Acoustics'08, Paris, France, 2008.
C-ACTI : F26
S. Dufour and G. Vinsard, "Design of induction heating coils using shell-element model",
CEFC, Athènes, Grèce, vol. PF 4-6, p. 549, 2008.
C-ACTI : F27
M. Guingo and J. P. Minier, "A stochastic model to simulate particle resuspension in
turbulent flows", 11 th International Symposium on Particles on Surfaces : Detection,
Adhesion and Removal, Orono, Maine, USA, 2008.
112 COMMUNICATIONS DU GROUPE "MILIEUX FLUIDES, RÉACTIFS, MULTIPHASIQUES"
C-ACTI : F28
A. Labergue, A. Delconte, and F. Lemoine, "Three-color laser-induced fluorescence applied to
temperature measurements in sprays", 14 th International Symposium on Applications of
Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbonne, Portugal pp. 10.2-4, 2008.
C-ACTI : F29
T. Liénart, G. Castanet, and F. Lemoine, "Measurement of the temperature of droplets
interacting with a heated wall", 14 th International Symposium on Applications of Laser
Techniques to Fluid Mechanics, Lisbonne, Portugal, pp. 10.2-5, 2008.
C-ACTI : F30
P. Miron, M. Wolff, and F. Lemoine, "Temperature measurements of high-pressure jets issued
from a six hole Diesel injectors using two-colour Laser-Induced Fluorescence", International
Symposium on Flow Vizualization, Nice, France, 2008.
C-ACTI : F31
A. Ouattara, M. Gradeck, D. Maillet, B. Rémy, and M. Lebouché, "Solution of IHCP Estimation
of a nonuniform source using an inverse heat conduction method based on an analytical
solution", Eurotherm, Eindhoven, Hollande, 2008.
C-ACTI : F32
A. Ouattara, D. Maillet, M. Gradeck, B. Remy, and M. Lebouché, "Estimation of wall conditions
for transient water jet cooling of hot metals using inverse heat conduction based on an
analytical model", Proceedings of the 5 th European Thermal-Sciences Conference Eurotherm 2008, Eindhoven, Hollande, vol. paper THP_27, actes sur CD ROM, p. 8, 2008.
C-ACTI : F33
G. Vinsard and S. Dufour, "Rotating motion in salt water with Laplace forces", CEFC, Athènes,
Grèce, vol. PF 2-7, p. 510, 2008.
Année 2009
C-ACTI : F34
C.Baravian, J.Mougel, and A.Durand, "Dynamical Emulsification Process", IACIS, New-York,
2009
C-ACTI : F35
I. Bihannic, E. Paineau, S. Maddi, J. F. L. Duval, C. Baravian, P. Levitz, P. Davidson, and L. J.
Michot, "Transitions in Aqueous Suspensions of Swelling Clay Minerals", International Clay
Conference, Bari, Italie, 2009.
C-ACTI : F36
L. Claudotte, P. Gardin, M. Simonnet, N. Rimbert, and B. Oesterlé, "Numerical Model of
Inclusions Properties (Size and Composition) in Liquid Steel", SteelSim 2009, 3 rd
International Conference on Simulation and Modelling of Metallurgical Processes in
Steelmaking, Leoben, Autriche, CD-ROM paper N°F1, 2009.
C-ACTI : F37
V. Deprédurand, G. Castanet, and F. Lemoine, "Heat and mass transfers of interacting
evaporating droplets : influence of the fuels", 20 th International Symposium on Transport
Phenomena (ISTP), Victoria, Canada, 2009.
C-ACTI : F38
V. Deprédurand, A. Delconte, M. Orain, B. Rossow, F. Grisch, and F. Lemoine, "Dispersion of a
fuel spray in a heated channel with controlled turbulence : characterization of droplet
temperature and fuel vapor distribution", 11 th Triennal International Annual Conference of
the Institute on Liquid Atomisation and Sprays Systems (ICLASS), Vail, Colorado, USA, 2009.
C-ACTI : F39
V. Deprédurand, A. Labergue, A. Delconte, and F. Lemoine, "Two-color Laser-Induced
Fluorescence thermometry applied to droplets : investigation of the droplet's size
influence", 11 th Triennal International Annual Conference of the Institute on Liquid
Atomisation and Sprays Systems (ICLASS), Vail, Colorado, USA, 2009.
C-ACTI : F40
M. Er-Riani, K. Chetehouna, L. Courty, A. Draoui, and O. Séro-Guillaume, "Perturbation
method applied on a reaction-diffusion model for forest fire propagation : Thermal
conductivity effects", 14 th International Meeting on Heat Transfer. JITH, Tunisia, Tunisie,
2009.
C-ACTI : F41
J. R. Fontaine and R. Devienne, "Experimental and theoretical determination of the capture
efficiency of a fume extraction hood above a heat source", 9 th International Conference on
Industrial Ventilation, Zurich, Suisse, CD-ROM Ventilation, 2009.
C-ACTI : F42
M. Gradeck and M. Lebouché, "Cooling performance in the case of spray impinging a hot
rotating cylinder", Boiling 2009, Florianopolis, Brazil, 2009.
C-ACTI : F43
M. Gradeck, F. Lelong, N. Seiler, and D. Maillet, "Estimation of the heat transfer due to
droplets impinging onto a hot slab by an inverse heat conduction model", ExHFT-7, Krakow,
Poland, 2009.
C-ACTI : F44
M. Gradeck, A. Ouattara, D. Maillet, and M. Lebouché, "Jet cooling efficiency of a hot
temperature surface in relation with oil in water emulsion", Boiling 2009, Florianopolis,
Brazil, 2009.
C-ACTI : F45
A. Lamorlette, A. Collin, O. Séro-Guillaume, and P. Boulet, "Numerical investigation of
radiation extinction coefficient using fractal geometry for vegetation modelling", Sixth
Mediterranean Combustion Symposium, Porticcio, France, 2009.
C-ACTI : F46
A. Mehel, A. Tanière, B. Oesterlé, and J. R. Fontaine, "Prediction of nanoparticle deposition in
channel and duct flows : a simple method to implement new turbulent dispersion models in
CFD tools", THMT'09, 6 th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer,
Rome, Italie, 2009.
C-ACTI : F47
B. Oesterlé and A. Volpi, "A stochastic process to predict pair dispersion of inertial particles
and cluster formation in isotropic turbulence", THMT'09, 6t h International Symposium on
Turbulence, Heat and Mass Transfer, Rome, Italie, 2009.
C-ACTI : F48
E. Paineau, K. Antonova, I. Dozov, P. Davidson, L.J. Michot, I. Bihannic, C. Baravian, and P.
Levitz, "Field-Indiced Orientational Order in Aqueous Beidellite Suspensions", International
Clay Conference, Bari, Italie, 2009.
C-ACTI : F49
E. Paineau, L.J. Michot, I. Bihannic, S. Maddi, C. Baravian, P. Davidson, and P. Levitz, "Liquid
Crystal Phases in Aqueous Suspensions of Natural Beidellite", International Clay
Conference, Bari, Italie, 2009.
C-ACTI : F50
S. Rudz, K. Chetehouna, and O. Séro-Guillaume, "Determination of the Flame Fire Front
Characteristics by Means of a Flame Model and Inverse Method", Proceedings of 6 th
Mediterranean Combustion Symposium, Corsica, France, 2009.
C-ACTI : F51
O. Séro-Guillaume, A. Collin, and D. Bernardin, "Forest fires modelling, what purposes and
what issues ?", Workshop on Wildfire Research, Sixth Mediterranean Combustion
Symposium, Porticcio, France, 2009.
Année 2010
C-ACTI : F52
O. Botella and Y. Cheny, "The LS-STAG Method for Viscous Incompressible Flows in Irregular
Geometries: Basics of the Discretization and Application to Viscoelastic Flows", Proceedings
of the ASME 2010 Fluids Engineering Summer Meeting, FEDSM2010, Montreal, Canada,
2010.
C-ACTI : F53
O. Botella and Y. Cheny, "An Overview of the LS-STAG Immersed Boundary Method for Viscous
Incompressible Flows", Computational Fluid Dynamics 2010: Proceedings of the ICCFD6
Conference, St Petersburg, Russia, A. Kuzmin (Ed.), pp. 601-606, 2010.
C-ACTI : F54
G. Castanet, A. Labergue, and F. Lemoine, "Internal Temperature Distribution of vaporizing
droplets : effect of their spacing", 14 th International Heat Transfer Conference, Washingtion
DC, USA, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F55
R. Devienne, J. R. Fontaine, and T. Maalej, "Experimental characterization and numerical
simulation of plumes above thermal sources. Transport of a passive contaminant", 14 th
International Heat Transfer Conference, Washington DC, USA, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F56
P. Dunand, G. Castanet, and F. Lemoine, "A two-color Planar LIF technique to visualize the
temperature of droplets impinging onto a heated wall", 15 th International Symposium on
Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F57
A. Labergue, A. Delconte, and F. Lemoine, "New insight into two-color LIF thermometry
applied to temperature measurements", 15 th International Symposium on Applications of
Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F58
F. Lelong, M. Gradeck, D. Maillet, N. Seiler, and G. Repetto, "Experimental study of heat
transfer between droplets and wall in Leidenfrost regime", 7 th International Conference on
Multiphase Flow (ICMF), Tampa, Florida, USA, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F59
F. Lelong, M. Gradeck, N. Seiler, P. Ruyer, G. Castanet, and P. Dunand, "Behaviour of liquid
droplets bouncing onto a hot slab", 23 rd Annual Conference on Liquid Atomization and Spray
Systems (ILLASS-Europe), Brno, Czech Republic, 2010.
C-ACTI : F60
D. Maillet, M. Gradeck, B. Rémy, A. Ouattara, and F. Lelong, "Inverse conduction technique in
Hankel domain using infrared thermography : application to water jet or droplet stream
quenching a metal disk", 14 th International Heat Transfer Conference, Washington DC, USA,
CD ROM, 2010.
C-ACTI : F61
A. Mehel, A. Tanière, B. Oesterlé, and J. R. Fontaine, "Lagrangian modeling of nanoparticle
deposition and agglomeration", ICMF 2010, 7 th International Conference on Multiphase
Flow, Tampa, Florida, USA, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F62
B. Oesterlé, "A 3D stochastic process to predict preferential concentration of inertial
particles in isotropic turbulence", 12 th Workshop on Two-Phase Flow Predictions, Halle,
Allemagne, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F63
N. Rimbert and G. Castanet, "Evidences of turbulent cascading atomization in the bagbreakup regime", ILASS-Europe, 23 rd Annual Conference on Liquid Atomization and Spray
Systems, Brno, Czech Republic, CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F64
N. Rimbert and G. Castanet, "Analysis of the liquid atomization out of a Full Cone Pressure
Swirl Nozzle", 7 th International Conference on Multiphase Flow (ICMF), Tampa, Florida, USA,
CD-ROM, 2010.
C-ACTI : F65
S. Rudz, K. Chetehouna, A. Hafiane, H. Laurent, and O. Séro-Guillaume, "An Image
segmentation method dedicated to forest fire application", VI International Conference on
Fire Research, Coimbra, Portugal, 2010.
C-ACTI : F66
S.S. Sazhin, P. A. Krutitskii, A. Elwardany, G. Castanet, F. Lemoine, and M. R. Heikal, "An
analytical solution to the spherically symmetric species diffusion equation : application to
modelling of heating and evaporation of bi-component droplets", 23 rd Annual Conference on
Liquid Atomization and Spray Systems (ILLAS-Europe), Brno, Czech Republic, 2010.
C-ACTI : F67
M.M Yazdanpanah, A. Hoteit, A. Forret, A. Delebarre and T. Gauthier, "A novel chemical
looping combustion process: pressure drop and solide circulation rate modelling",
Fluidization XIII, Kim, Kang, Lee and Seo (Eds), Engineering Conferences International, pp.
359-366, Gyeong-ju , Korea, 2010.
C-ACTI : F68
M.M Yazdanpanah, A. Hoteit, A. Forret, A. Delebarre and T. Gauthier, "A novel CLC
configuration with independent solid flow control", 1 st International Conference on
Chemical Looping, Lyon, France, 2010.
Année 2011
C-ACTI : F69
O. Authier, A.E. Khalfil, L. Sanchez, Y. Aaleman, A. Delebarre, G. Mauviel, A. Dufour, O.
Herbinet, P.A. Glaude, Y. Rogaume, J. Poiriero, J. Kerhoas, and J.C. Valle-Marcos, "Biomass
Gasification for Combined Heat Power (CHP) Applications : The GAMECO Project", 19 th
European Biosmass Conference, Berlin, Allemagne, 2011.
C-ACTI : F70
O. Botella and Y. Cheny, "An Overview of the LS-STAG Immersed Boundary Method for Viscous
Incompressible Flows", Computational Fluid Dynamics 2010 : Proceeding of the ICCFD6
Conference, St Petersburg, Russia, pp. 601-606, 2011.
C-ACTI : F71
P. Dubs, M. Khalij, R. Benelmir, and A. Tazibt, "Study on the dynamical characteristics of a
supersonic high pressure ratio underexpanded impinging ideal gas jet through numerical
simulations", Mechanics Research Communications, vol. 38, Issue 3, pp. 267-273, 2011.
C-ACTI : F72
P. Dunand, G. Castanet, M. Gradeck, F. Lemoine, and D. Maillet, "Heat transfers of droplets
impinging onto a wall above the Leidenfrost temperature", ILASS, 24 th European Conference
on Liquid Atomization and Spray Systems, Estoril, Portugal, 2011.
C-ACTI : F73
J.R. Fontaine, R. Devienne, F.X. Keller, and C. Bourdel, "Capture hood efficiency above
industrial heat and pollutant sources", 12 th International Conference on Air Distribution in
Rooms, Roomvent 2011, Trondheim, Norvège, 2011.
C-ACTI : F74
N. Seiler, P. Ruyer, F. Lelong, F. Secondi, and M. Gradeck, "CFD simulations of ballonned
regions of a damaged core during the reflooding phase of a LOCA", 14 th International Topical
Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-14), Toronto, Ontario, Canada,
2011.
M.M. Yazdanpanah, A. Hoteit, A. Forret, T. Gauthier, and A. Delebarre, "Gas Tracer Study in a
non mechanical L-Valve", 10 th International Conference On Circulating Fluidized Beds And
Fluidization Technology - CFB-10 New York, USA, pp. 98-105, 2011.
C-ACTI : F75
Année 2007
C-ACTN : F1
A. Abidate, S.Aniss, M.Souhar, O.Caballina, "Instabilité interfaciale d’une cellule de HeleShaw en rotation variable avec le temps", 8 ème Congrès de mécanique, Faculté des Sciences,
Université Chouaïb Doukkali. EL Jadida, Maroc, 2007.
C-ACTN : F2
C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Suivi dynamique d’un PEHD par transport
incohérent de lumière, Imagerie infrarouge et Extensomètrie optique", 18 ème Congrès
Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : F3
G. Benmouffok-Benbelkacem, F. Caton, C. Baravian, and S. Skali-Lami, "Propriétés
rhéologiques de quelques fluides à seuils : du solide élastique au fluide viscoélastique", 42 ème
colloque du Groupe Français de Rhéologie, GFR 2007, Clermont-Ferrand, France, 2007.
C-ACTN : F4
F. Caton and C. Baravian, "Fluage et rupture de fluides à seuils", 18 ème Congrès Français de
C-ACTN : F5
Y. Cheny and O. Botella, "La méthode LS-STAG : une nouvelle approche de type Frontière
Immergée / « Level-Set » pour le calcul d'écoulements visqueux incompressibles en
géométries complexes", 18 ème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : F6
A. Kouachi, M. Gradeck, F. Volle, D. Maillet, and M. Lebouché, "Etude du refroidissement par
sprays d’un cylindre mobile à haute température", 18 ème Congrès Français de Mécanique,
Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : F7
Y. Lebranchu, E. Plaut, R. Simitev and F.H. Busse, "Etude théorique d'ondes de Rossby
thermiques non linéaires en géométrie sphérique : influence du mode de chauffage.", 10 ème
Rencontre du Non Linéaire, Paris, France, pp. 95-100, 2007.
C-ACTN : F8
Y. Lebranchu, E. Plaut and E. Serre, "Etude de la stabilité d'écoulements annulaires
tournants cisaillés", 18 ème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, France, 2007.
C-ACTN : F9
A. Ouattara, D. Maillet, M. Lebouché, and M. Gradeck, "Méthode de conduction inverse
appliquée à l’estimation d’un flux de chauffage par induction", Congrès Français de
Thermique, SFT 2007, Ile des Embiez, France, vol. 2, pp. 933-938, 2007.
Année 2008
C-ACTN : F10
C. Baravian, L. J. Michot, I. Bihannic, S. Maddi, P. Levitz, and P. Davidson, "Transitions de
phase dans les suspensions d’argile", Groupe Français de Rhéologie, Ecole Polytechnique,
2008.
C-ACTN : F11
A. Labergue, A. Delconte, and F. Lemoine, "Fluorescence Induite par Laser à trois couleurs
appliquées à la Mesure de Température de Gouttes dans les Sprays", Congrès Français de
Thermique SFT 2008, Toulouse, France, 2008.
C-ACTN : F12
A. Labergue, A. Delconte, and F. Lemoine, "Fluorescence Induite par Laser à trois couleurs
appliquées à la Mesure de Température de Gouttes dans les Sprays", Congrès Francophone
de Techniques Laser, CFTL 2008, Poitiers, France, 2008.
C-ACTN : F13
F. Lelong, N. Seiler, M. Gradeck, and D. Maillet, "Refroidissement d’une plaque par un train
de gouttes monodispersées : étude de faisabilité et dimensionnement", Congrès Français de
Thermique, SFT 2008, Toulouse, France, vol. 1, pp. 445-450, 2008.
C-ACTN : F14
T. Liénart, G. Castanet, and F. Lemoine, "Echauffement de gouttes impactant une paroi
chauffée", Congrès Français de Thermique SFT2008, Toulouse, France, 2008.
Année 2009
C-ACTN : F15
V. Deprédurand, G. Castanet, and F. Lemoine, "Influence de la nature du combustible sur les
interactions entres gouttes en évaporation", Congrès de la Société Française de Thermique
(SFT 09), Vannes, France, 2009.
C-ACTN : F16
R. Devienne, J. R. Fontaine, and J. Kicka, "Caractérisation expérimentale d'un panache de
contaminant passif au-dessus d'une source thermique. Efficacité de captage d'une hotte
d'aspiration", Congrès de la Société Française de Thermique SFT 2009, Vannes, France, vol. 1,
pp. 33-38, 2009.
C-ACTN : F17
A. El Shrif, L. Cordier, and S. Skali-Lami, "Contrôle optimal par Simulation aux Grandes
Echelles d'un écoulement de canal turbulent", 19 ème Congrès Français de Mécanique,
Marseille, France, 2009.
C-ACTN : F18
A. Esmael, C. Nouar, and A. Lefèvre, "Transition vers la turbulence pour un fluide non
Newtonien dans une conduite cylindrique. Mise en évidence expérimentale d'un
écoulement chaotique induit par la stratification de la viscosité", 19 ème Congrès Français de
Mécanique, Marseille, France, 2009.
C-ACTN : F19
A. Lamorlette, A. Collin, P. Boulet, and O. Séro-Guillaume, "Etude numérique du coefficient
d'extinction pour une structure végétale générée à l'aide de fractales", Congrès de la
Société Française de Thermique, Vannes, France, CD-ROM, pp. 241-246, 2009.
C-ACTN : F20
S. Madani, O. Caballina, and M. Souhar, "Analyse physique et expérimentale du
comportement dynamique et interfacial d'une bulle de Taylor dans un tube vertical
oscillant", 19 ème Congrès Français de Mécanique, Marseille, France, 2009.
C-ACTN : F21
S. Madani, O. Caballina, and M. Souhar, "Dynamique instationnaire d'une bulle de Taylor
dans un tube vertical oscillant", 9 ème Congrès de Mécanique, Marrakech, Maroc, 2009.
C-ACTN : F22
E. Paineau, K. Antonova, I. Dozov, P. Davidson, L. J. Michot, I. Bihannic, C. Baravian, and P.
Levitz, "Orientations sous champ de suspensions aqueuses de Beidellite", Groupement
Français des Argiles, Toulouse, France, 2009.
C-ACTN : F23
E. Paineau, L.J. Michot, I. Bihannic, S. Maddi, C. Baravian, P. Davidson, and P. Levitz, "Phases
Cristal-Liquide dans des suspensions aqueuses de beidellite", Groupement Français des
Argiles, Toulouse, France, 2009.
C-ACTN : F24
N. Roland, E. Plaut, and C. Nouar, "Modélisation de la transition vers la turbulence dans un
écoulement en conduite de fluide rhéofluidifiant", 19 ème Congrès Français de Mécanique,
Marseille, France, 2009.
Année 2010
C-ACTN : F25
G. Castanet, A. Labergue, and F. Lemoine, "Mesure du champ de température à l'intérieur de
gouttes en combustion", 12 ème Congrès Francophone de Techniques Laser, Nancy, France, CDROM, 2010.
C-ACTN : F26
I. Daoud, N. Rimbert, A. Jardy, B. Oesterlé, S. Hans, and J. P. Bellot, "Prédiction du
comportement des inclusions d'oxydes dans une poche d'acier liquide : deux approches
numériques", Matériaux 2010, Nantes, France, 2010.
C-ACTN : F27
P. Dunand, G. Castanet, and F. Lemoine, "Mesure de la température de gouttes impactant
une paroi chaude par imagerie PLIF", 12 ème Congrès Francophone de Techniques Laser,
Nancy, France, CD-ROM, 2010.
C-ACTN : F28
M. Gradeck, M. Lebouché, A. Ouattara, D. Maillet, and P. Gardin, "Propagation d'un front de
trempe dans le cas d'une émulsion eau-huile", Congrès Français de Thermique, SFT 2010, Le
Touquet, France, CD-ROM, 2010.
C-ACTN : F29
A. Labergue, A. Delconte, and F. Lemoine, "Nouvelles perspectives pour la mesure de
température de gouttes dans un spray par Fluorescence Induite par Laser multibande",
12 ème Congrès Francophone de Techniques Laser, Nancy, France, CD-ROM, 2010.
C-ACTN : F30
F. Lelong, M. Gradeck, D. Maillet, and N. Seiler, "Evaluation du flux de chaleur extrait d'une
plaque impactée par un train de gouttes monodispersées", Congrès Français de Thermique,
SFT 2010, Le Touquet, France, vol. 2, pp. 669-674, 2010.
Année 2011
C-ACTN : F31
H. Ammar, B. Garnier, A. Ould El Moctar, F. Monti, H. Willaime, K. Loubiere, M. Gradeck, M.
Lebouché, C. Gourdon, and H. Peerhossaini, "Analyse thermique des réactions chimiques
dans un micro-échangeur multifonctionnel", Congrès SFT 2011, Perpignan, France, pp. 533538, 2011.
C-COM : F1
C. Baravian, S. André, N. Renault, and C. Cunat, "Analyse thermo structurelle de
l’endommagement d’un PEHD", Congrès du Groupe Français de Rhéologie, Clermont-Ferrand,
France, 2007.
C-COM : F2
J. Houhou, R. Al Khatib, C. Mustin, B. Lartiges, and S. Skali-Lami, "Monitoring bacterial
biofilm growth in a couette poiseuille reactor", PNIR Biofilms, Paris, France, 2007.
C-COM : F3
C. Maqua, V. Deprédurand, and F. Lemoine, "Transient composition measurement of
bicomponent evaporating droplets using laser-induced fluorescence of acetone", 8 th
International Congress on Optical Particle Characterization, Graz, Autriche, 2007.
C-COM : F4
B. Oesterlé, "Ecoulements diphasiques dispersés : interactions turbulence-particules,
écoulements turbulents particulaires", Session IPSI-CETIM « Les écoulements diphasique »s,
Cité des Sciences et de l’Industrie, Paris, France, 2007.
C-COM : F5
A. Ouattara, M. Lebouché, M. Gradeck, and D. Maillet, "Thermographie infrarouge et
conduction inverse : estimation d'une source surfacique de chauffage par induction",
Journée SFT, Problèmes Inverses de Champs : Apports et Limitations de la Thermographie
Infrarouge, Paris, France, 2007.
C-COM : F6
G. Benmouffok-Benbelkacem, F. Caton, and S. Skali-Lami, "Détermination de la viscoélasticité
de certains fluides à seuil en dessous et au dessus du seuil", Journées des Jeunes
Rhéologues, JJR 2008, Erdeven, Morbihan, France, 2008.
C-COM : F7
O.Botella and Y.Cheny, "The LS-STAG Method : A new Immersed Boundary/Level-Set Method
for the Computation of Incompressible Viscous Flows in Complex Geometries", 5 th European
Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineeering, Venise, Italie,
2008.
C-COM : F8
A. Collin, "Détermination du coefficient d'extinction pour une structure végétale : Un petit
coefficient aux grands effets ?", GDR Feux de Forêts et de Compartiments, 2008.
C-COM : F9
M. Gradeck, F. Lelong, N. Seiler, and D. Maillet, "Estimation of heat transfer rates to droplets
under the conditions of a LOCA in a PWR in the ballooned zone", 190ème Session du comité
scientifique et technique de la Société Hydrotechnique de France, Modélisation des
écoulements diphasiques bouillants, Grenoble, France, 2008.
C-COM : F10
B. Oesterlé, "Modélisation stochastique de la dispersion turbulente de particules discrètes",
Laboratoire EM2C, Ecole Centrale, Paris, France, 2008.
C-COM : F11
B. Oesterlé, "Using kinematic simulation to investigate the behaviour of dense or light
particles in homogeneous turbulence", 4 th Workshop on Synthetic Turbulence Models,
ERCOFTAC-SIG42, Nancy, France, 2008.
C-COM : F12
C.Baravian, "Geometrical aspect of non-isotropic suspensions", Van t'Hoff Institute, Pays-Bas,
2009.
C-COM : F13
C. Baravian, "Caractérisation de l'endommagement par techniques optiques", Laboratoire
Rhodia, Lyon, France, 2009.
C-COM : F14
O. Botella, "La méthode LS-STAG : une nouvelle approche de type « frontières immergées »/
Level-Set pour le calcul d'écoulements visqueux incompressibles en géométries complexes",
Laboratoire d’Etudes Aérodynamiques. Poitiers, France, 2009.
C-COM : F15
O. Botella and Y. Cheny, "The LS-STAG method for viscoelastic liquids : a new Immersed
Boundary / Finite Volume method for flow computations in irregular geometries", 5 th
Annual European Rheology Conference, Cardiff, Royaume Uni, 2009.
C-COM : F16
O. Botella and Y. Cheny, "The LS-STAG Method for Incompressible Flows in Irregular
Geometries I : Basics of the Discretization and Application to Newtonian Fluids", Academy
Colloquium on Immersed Boundary Methods : Current Status and Future Research
Directions (EUROMECH 507 / ERCOFTAC), Amsterdam, Pays Bas, 2009.
C-COM : F17
Y. Cheny and O. Botella, "The LS-STAG Method for Newtonian and viscoelastic liquid in
irregular geometries : Basics of the discretization and benchmark computations", 5 th
Annual European Rheology Conference, Cardiff, Royaume Uni, 2009.
C-COM : F18
Y. Cheny and O. Botella, "The LS-STAG Method for Incompressible Flows in Irregular
Geometries II : Application to Viscoelastic Liquids", Academy Colloquium on Immersed
Boundary Methods : Current Status and Future Research Directions (EUROMECH 507 /
ERCOFTAC), Amsterdam, Pays Bas, 2009.
C-COM : F19
J. Ducourneau, A. Faiz, and J. Chatillon, "Mesure du profil de pression acoustique au dessus
de parois à relief périodique - Mesure du coefficient de diffusion acoustique dans un local
industriel d'une paroi ondulée", UMAP, 2009.
C-COM : F20
L.J. Michot, E. Paineau, C. Baravian, I. Bihannic, S. Maddi, P. Levitz, and P. Davidson, "Sol-Gel
and Isotropic/Nematic Transitions in Aqueous Suspensions of Swelling Clay Minerals : a
Structural and Rheological Study on Size-Selected Particles", IACIS, New-York Etats Unis,
2009.
C-COM : F21
S. Skali-Lami, "Flow of pulp of paper in pipes", Workshop ERCOFTAC-SIG 43 "Fibre suspension
flows", Jyväskylä, Finland, 2009.
C-COM : F22
B.Oesterlé, "Monte-Carlo simulation of pair dispersion and clustering of particles in isotropic
turbulence", 6 th Workshop on Synthetic Turbulence Models, ERCOFTAC-SIG42, Lyon, France,
2010.
C-COM : F23
N. Rimbert, "Simple model for turbulence intermittencies based on self-avoiding random
vortex stretching", 6 th Workshop on Synthetic Turbulence Models, ERCOFTAC-SIG 42, Lyon,
France, 2010.
C-COM : F24
S. Skali-Lami, "Flocculation of pulp paper in pipes", Second workshop ERCOFTAC-SIG 43 "Fibre
suspension flows", Stockholm, Suède, 2010.
C-AFF : F1
S. Madani, O. Caballina, M. Souhar, "Investigations on the dynamic and interfacial behavior
of a Taylor bubble rising in an oscillating vertical pipe", 7 th International Conference on
Multiphase Flow (ICMF), Tampa, Florida, USA, 2010
Communication du Groupe "Énergie et transferts"
Conférences invitées dans un congrès international
C-INV : E1
M. Feidt, "Optimal use of energy systems and processes", 3rd International Energy-Exergy and
Environment Symposium, Keynote speaker, Evora, Portugal, CD-ROM, 2007.
C-INV : E2
M. Panfilov, "Effects of self-organisation in the problems of underground storage of H2 and
CO2 mixtures", International Conference "Fundamental basis of new technologies of gas and
oil industry", Russian Academy of Sciences, Oil and Gas Research Institute (OGRI), dedicated
to the 20th anniversary of OGRI, Plenary lecture, Moscou, 2007.
C-INV : E3
M. Panfilov and I. Panfilova, "Capillary-wave model for two-phase flow in porous media,
International Conference “Multiscale Problems in Science and Technology. Challenges to
Mathematical Analysis and Perspectives II", Plenary lecture, Dubrovnik, Croatia, 2007.
C-INV : E4
A. Degiovanni and B. Remy, "Short Overview of an Experiment in Thermal Metrology: A Never
Ended Success Story", 7th International Symposium on Heat Transfer (ISHT’07), Beijing, China,
Keynote Lecture, 2008.
C-INV : E5
M. Panfilov and I. Panfilova, "Multicomponent two-phase flow in porous media :
macrokinetics of oscillatory waves", International Conférence "Scaling Up and Modelling for
Transport and Flow in Porous Media", Plenary lecture, Dubrovnik, Croatia, 2008.
C-INV : E6
D. Maillet, "Caractérisation de la dispersion thermique en milieu poreux", Conférence invitée,
International Conference on Thermophysical Characterization and Inverse Problems
ICTCIP'09, Keynote Lecture, Sousse, Tunisie, 2009.
C-INV : E7
D. Maillet, B. Fiers, and G. Ferschneider, "Characterization of thermal dispersion and wall
effects in porous media", 20th International Congress of Mechanical, Symposium Energy &
Thermal Sciences, Conférence invitée, Gramado, RS, Brazil, CD-ROM Paper LEC0024, ABCM
Publisher, 2009.
C-INV : E8
M. Panfilov and A. Abadpour, "Two-phase flow with interfaces of phase disappearing : Method
of Extended Saturations - EXTENSAT. MAMERN09", 3rd International Conference on
Approximation Methods and Numerical Modeling in Environment and Natural Resources,
Plenary lecture, Pau, France, 2009.
C-INV : E9
B. Remy, Y. Souhar, and A. Degiovanni, "Thermal Characterization of Anisotropic Materials
Through Integral Methods", International Conference on Thermophysical Characterization
and Inverse Problems ICTCIP'09, Keynote Lecture, Sousse, Tunisie, 2009.
C-INV : E10
M. Feidt, "Thermodynamic of energy systems and processes a review and properties", 2nd
International Conference on Energy Conversion and Conservation (CICME'10), Conférence
plénière invitée, Hammamet, Tunisie, pp. 1-17, 2010.
C-INV : E11
F. Uriz, B. Remy, A. Degiovanni and O.Verseux, "Improved temperature extrapolation methods
for powerplant systems", 10th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference,
Keynote Lecture, Chicago, IL, Etats-Unis, 2010.
Conférences invitées dans un congrès national
C-INV : E12
M. Panfilov, "Thermo-Hydrodynamics of multicomponent two-phase flow in porous media",
Conférence plénière organisée par le GdR MoMas. Institut des Mathématiques Henri Poincaré,
Paris, France, 2007.
C-INV : E13
B. Remy and A. Degiovanni, "Mesure de la diffusivité thermique de matériaux par méthodes
optiques", Thermographie instrumentale et industrielle, Thermogram' 2007, Conférence
invitée, Chalons en Champagne, ISBN 2-9513961-3-9 pp. 221-253, 2007.
C-INV : E14
M. Panfilov and A. Abadpour, "Principle of equivalence and method of negative saturations
for multicomponent flow with phase transitions through porous media", SIAM Conference on
Mathematical & Computational Issues in the Geosciences (GS09), Plenary lecture at
Minisymposium, Leipzig, Germany, 2009.
C-INV : E15
B. Remy, Y. Souhar, and A. Degiovanni, "Thermographie et Métrologie thermique",
Thermogram’2009, Conférence invitée, Reims, France, ISBN 2-9513961-4-7,pp.41-71, 2009.
120 COMMUNICATIONS DU GROUPE "ÉNERGIE ET TRANSFERTS"
Année 2007
C-ACTI : E1
F. Asllanaj, L. Soudre, G. Parent, and G. Jeandel, "Transient radiation and conduction heat
transfer in two dimensional complex geometries", Third International Symposium on
Radiative Transfer, Bodrum, Turquie, CD-ROM p. (10 pp), 2007.
C-ACTI : E2
R. Boussehain, D. Dimitrov, and M. Feidt, "Utilisation simultanée de chaleur et de froid en
industrie agro-alimentaire à l'aide de machines à compression mécanique de vapeur : quel
critère d'efficacité ?", Food Science and Technology 2007. Tome 14, Plovdiv, Bulgarie, vol. 2, pp.
81-90, 2007.
C-ACTI : E3
T. Colinart, O. Lottin, G. Maranzana, S. Didierjean, and C. Moyne, "Predictive model of
transport properties of fuel cell membrane : from microscopic to macroscopic level",
Hydrogen & Fuel Cell 2007, International Conference and Trade Show, Vancouver Convention
& Exhibition Centre, Vancouver BC, Canada, pp. 432-436, 2007.
C-ACTI : E4
A. Constantinescu, M. Feidt, and A. Badea, "Valorisation des biocarburants dans les MACI",
CIEM'07 - International Conference Energy-Environment, Bucarest, Roumanie, vol. 69. N° 4, pp.
37-47, 2007.
C-ACTI : E5
D. Descieux and M. Feidt, "Analysis of the non adiabatic dual cycle at maximum imposed cycle
temperature : application to CHP system", ECOS 07, 20ème conference Efficiency, Cost,
Optimization, Simulation and Environment impact of Energy Systems, Padoue, Italie, vol. 2,
pp. 885-892, 2007.
C-ACTI : E6
M. Feidt, M. Karkri, R. Boussehain, M. Costea, C. Petre, and S. Petrescu, "What's new with
thermodynamical optimization of refrigerating machines, with regards to design and control
command : a review synthesis", Journées Européennes de Thermodynamique
Contemporaines, Saint-Etienne, France, vol. IX, pp. 62-67, 2007.
C-ACTI : E7
M. Feidt, C. Petre, M. Costea, and S. Petrescu, "A model for study and optimization of real
operating machines", Session Refrig. and Heat Pump Systems, IEEES, Evora, Portugal, CDROM, 2007.
C-ACTI : E8
M. Feidt, C. Petre, M. Costea, and S. Petrescu, "Optimization model of a refrigeration machine :
corroboration with experimental data", ECOS 07, 20ème conference on efficiency, Cost,
Optimization, Simulation and Environment impact of Energy Systems, Padoue, Italie, vol. 1,
pp. 173-180, 2007.
C-ACTI : E9
B. Fiers, N. Moumini, A. Testu, D. Maillet, and T. Niass, "Thermal dispersion in a granular
medium : detection of the wall effects", Reactive Heat Transfer in Porous Media, Albi, France,
vol. 81, 8 pages, 2007.
C-ACTI : E10
P. Fischer, V. Herle, C. Baravian, and F. Caton, "Shear thickening wormlike micellar solution –
Simultaneous formation of vorticity and velocity bands studied by birefringence
measurement", EUROMECH-492 : Shear Banding Phenomena in Entangled Systems, Londres,
Grande Bretagne, 2007.
C-ACTI : E11
J. Jonnet, P. Van Uffelen, T. Wiss, D. Staicu and B. Remy, "Growth mechanisms of interstitial
loops in α-doped UO2 samples", 14th International Conference on Radiation Effects in
Insulators, Caen, France, 2007.
C-ACTI : E12
S.A. Lima, M.A. Murad, C. Moyne, D. Stemmelen, "Multiscale modelling of pH-dependent flows
in clays", IUTAM Symposium on Swelling and Shrinking of Porous Materials : From Colloid
Science to Poromechanics, Petropolis, Brazil, 2007.
C-ACTI : E13
G. Maranzana, S. Chupin, T. Colinart, O. Lottin, and S. Didierjean, "Pseudo-2D polarization
model of Polymer Exchange Membrane Fuel Cell including mass transport limitation due to
flooding. Numerical simulation and comparison with experimental results", Hydrogen & Fuel
Cell 2007, International Conference and Trade Show, Vancouver Convention & Exhibition
Centre, Vancouver BC, Canada, pp. 460-469, 2007.
C-ACTI : E14
Y. Meshaka, L. Soudre, F. Asllanaj, and G. Jeandel, "Numerical and experimental study of glass
slumping", The IVth Conference on Research in the European School of Materials Science and
Engineering, ETSEIB (UPC), Barcelona, Spain, 2007.
C-ACTI : E15
L. J. Michot, I. Bihannic, S. Maddi, C. Baravian, P. Levitz, and P. Davidson, "Sol/gel and
Isotropic/nematic transitions in nontronite clay. Influence of particle anisotropy", Euroclays
2007, Aveiro, Portugal, 2007.
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S. Petrescu, G. Tirca-Dragomirescu, M. Feidt, A. Dobrovicescu, M. Costea, C. Petre, and C. Dobre,
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C. Henrionnet, Y. Wang, C. Huselstein, L. Galois, D. Mainard, D. Bensoussan, P. Netter, J.F.
Stoltz, S. Muller, P. Gillet, and A. Pinzano, "Phenotype analysis of changes in cell surface
markers and gene expression of human mesenchymal stem cells and chondrocytes during
monolayer expansion", 5 th International Symposium on Mechanobiology of Cartilage and
Chondrocyte, Athènes, Grèce, Résumé p. 32, 2007.
C-ACTI : B6
A. Kadi, N. De Isla, P. Menu, and J.F. Stoltz, "Mechanotranduction pathway implicated in no
production in endothelial cells treated with a selective B1-Adrenergic receptor antagonist",
Curso avançado “Vascular wall and endothelium”. Communicaçoes, vol. 22, p. 14, 2007.
C-ACTI : B7
J.F. Stoltz, V. Decot, S. Muller, A. Kadi, P. Lacolley, P. Menu, and D. Bensoussan, "Endothelial
cell biology influence of mechanical forces", Curso avançado “Vascular wall and
endothelium” – Lectures, vol. 22, pp. 7-8, 2007.
C-ACTI : B8
I. Traore, D. Dumas, E. Werkmeister, N. Charif, A. Kadi, S. Muller, R. Santus, and J.F. Stoltz,
"Uptake of LDL-cholesterol in human endothelials cells under shear stress: a forster-type
resonance energy transfer (FRET) and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) study",
Curso avançado “Vascular wall and endothelium”. Communicaçoes, vol. 22, pp. 30-31, 2007.
C-ACTI : B9
Y. Wang, N. De Isla, L. Marchal, G. Cauchois, C. Huselstein, S. Muller, B. Wang, and J.F. Stoltz,
"Effect of construct properties on the proliferation and matrix synthesis but
dedifferentiated chondrocyte encapsulated in alginate gel", 5th International Symposium
on Mechanobiology of Cartilage and Chondrocyte, Athènes, Grèce, Résumé p. 36, 2007.
C-ACTI : B10
Y. Wang, N. De Isla, L. Marchal, G. Cauchois, C. Huselstein, S. Muller, B. Wang, and J.F. Stoltz,
"Effect of construct properties on the proliferation and matrix synthesis by
dedifferentiatiated chondrocyte encapsulated in alginate gel", 5 th International Symposium
on Mechanobiology of Cartilage and Chondrocyte, Athènes, Grèce, Abstract p.36, 2007.
Année 2008
C-ACTI : B12
N. De Isla, D. Mainard, S. Muller, and J.F. Stoltz, "In vitro effects of diacerein on NO
production by chondrocytes in response to proinflammatory mediators.", Proceeding 3 ème
Colloque International Thérapie Cellulaire et Médecine Régénérative., Nancy, France, vol.
18, pp. 99-104, 2008.
C-ACTI : B13
N. De Isla and J.F. Stoltz, "In vitro effects of diacerein on IL-1? stimulated osteoarthritic
chondrocytes under hypoxia conditions", 2008 World Congress on Osteoarthritis, Rome,
Italie, vol. 16. suppl. 4, Résumé 197, 2008.
C-ACTI : B14
V. Decot, V. Latger-Cannard, T. Lecompte, L. Clement, A. Salmon, P. Bordigoni, J.F. Stoltz, and D.
Bensoussan, "Chimerism analysis following nonmyeloablative stem cell transplantation
using a new cell subset separation method : RobosepTM", Proceeding 3 ème Colloque
COMMUNICATIONS DU GROUPE “BIOINGÉNIERIE” 139
International Thérapie Cellulaire et Médecine Régénérative, Nancy, France, vol. Sup 18, pp.
19-26, 2008.
C-ACTI : B15
S. Facca, P. Gillet, J.F. Stoltz, P. Netter, D. Mainard, J.C. Voegel, and N. Benkirane-Jessel, "Threedimensional sprayed active biological gels and cells for tissue engineering application", 4 th
International meeting on “Bioingeniery and Biotherapy”, Nancy, Nancy, France, vol. 18, pp.
231-235, 2008.
C-ACTI : B16
C. Huselstein, P. Netter, N. De Isla, X. Wang, P. Gillet, V. Decot, S. Muller, D. Bensoussan, and
J.F. Stoltz, "Mechanobiology, chondrocyte and cartilage", 4 th International meeting on
"Bioingeniery and Biotherapy", Nancy, France, vol. 18, pp. 213-220, 2008.
C-ACTI : B17
A. Kadi, N. De Isla, P. Lacolley, P. Menu, and J.F. Stoltz, "Signaling transduction pathways
implicated in no production in endothelial cells treated with a selective B1-adrenergic
receptor antagonist", Proceedings of the symposium on vascular wall and endothelium – 7 th
Advanced course, Lisbonne, Portugal, vol. 9, pp. 115-118, 2008.
C-ACTI : B18
A. Kadi, V. Decot, S. Muller, P. Menu, T. Ouyang, M. Traore, D. Bensoussan, and J.F. Stoltz,
"Introduction to endothelial cells mechanobiology", Proceedings of the symposium on
vascular wall and endothelium (7 th Avanced course), Lisbonne, Portugal, vol. 9, pp. 1-14, 2008.
C-ACTI : B19
A. Kadi, S. Fawzi-Grancher, G. Lakisic, J.F. Stoltz, and S. Muller, "Effect of cyclic streching and
TGF-b on the SMAD pathway in fibroblasts", Proceeding 3 ème Colloque International Thérapie
Cellulaire et Médecine Régénérative, Nancy, France, vol. Sup 18, pp. 77-86, 2008.
C-ACTI : B20
V. Moby, A. Kadi, N. De Isla, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Polyelectrolyte multiplayer films : Effect
of the initial anchoring layer on the cell growth", 4 th International meeting on
“Bioingeniery and Biotherapy”, Nancy, France, vol. 18, pp. 199-204, 2008.
C-ACTI : B21
E. Paternotte, C. Gaucher, P. Labrude, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Review : Behaviour of
endothelial cells faced with hypoxia", 4 th International meeting on “Bioingeniery and
Biotherapy”, Nancy, France, vol. 18, pp. 295-299, 2008.
C-ACTI : B22
Y. Wang, N. De Isla, C. Huselstein, B. Wang, P. Netter, J.F. Stoltz, and S. Muller, "Effect of
alginate culture and mechanical stimulation on cartilaginous matrix synthesis of rat
dedifferentiated chondrocytes", Proceeding 3 ème Colloque International Thérapie Cellulaire
et Médecine Régénérative, Nancy, France, vol. Sup 18, pp. 47-54, 2008.
C-ACTI : B23
E. Werkmeister, N. De Isla, D. Bensoussan, D. Mainard, D. Dumas, and J.F. Stoltz, "Second
harmonic generation imaging and collageneous matrix modification in osteoarthritis
disease", 2008 World Congress on Osteoarthritis, Rome, Italie, Résumé 381, 2008.
C-ACTN : B1
L. Aissi, V. Decot, A. Salmon, L. Clément, V. Vénard, H. Jeulin, M. De Carvalho, V. LatgerCannard, A. Dalloul, M. C. Bene, G. Faure, T. Lecompte, P. Bordigoni, J.F. Stoltz, and D.
Bensoussan, "Reconstitution immunitaire vis-à-vis de l’adénovirus après allogreffe de
cellules souches hématopoïétiques", 13 ème Congrès annuel AFC Cytométrie 2008, Nancy,
France, p. 45, 2008.
C-ACTN : B2
H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, J.C. Voegel, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Intérêt des films
multicouches de polyélectrolytes en ingénierie vasculaire", 13 ème Congrès annuel AFC
cytométrie 2008, Nancy, France, p. 67, 2008.
C-ACTN : B3
E. Paternotte, C. Gaucher, H. Kerdjoudj, P. Labrude, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Behaviour of
endothelial cells face to moderate hypoxia", 13 ème Congrès annuel AFC cytométrie 2008,
Nancy, France, p. 82, 2008.
C-ACTN : B4
E. Werkmeister, D. Dumas, N. De Isla, H. Kerdjoudj, and J.F. Stoltz, "Intérêt du signal SHG pour
l’observation des matrices extracellulaires du cartillage et des vaisseaux sanguins", 13 ème
Congrès annuel AFC cytométrie 2008, Nancy, France, pp. 64-65, 2008.
C-COM : B1
140 N. Berthelemy, H. Kerdjoudj, C. Gaucher, P. Schaaf, J.F. Stoltz, P. Lacolley, J.C. Voegel, and P.
Menu, "Polyelectrolyte Films boost Progenitor Cell Differentiation into Endothelium-like
Monolayers", Société Japonaise pour la Promotion de la Science (JSPS), Strasbourg, France,
2007.
COMMUNICATIONS DU GROUPE “BIOINGÉNIERIE”
C-COM : B2
A. Kadi, N. De Isla, P. Menu, and J.F. Stoltz, "Mechanotransduction pathways implicated in NO
production in endothelial cells treated with a selective 1-adrenergic receptor antagonist",
Symposium Vascular Wall and endothelium, Lisbonne, Portugal, 2007.
C-COM : B3
H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, E. Paternotte, P. Schaaf, J.F. Stoltz, J.C. Voegel, and P. Menu,
"Human umbilical reendothelialization engineered by polyelectrolyte multilayer buildups:
a tool for adult arteries revascularization", Société Japonaise pour la Promotion de la
Science (JSPS), Strasbourg, France, 2007.
C-COM : B4
V. Moby, C. Boura, H. Kerdjoudj, J. C. Voegel, L. Marchal, D. Dumas, P. Schaaf, J.F. Stoltz, and P.
Menu, "Amélioration de l’adhésion et de la croissance des cellules endothéliales sur du
PTFEe modifié par un film multicouches de polyélectrolytes", Journée Pharma-Recherche,
C-COM : B5
I. Traore, D. Dumas, E. Werkmeister, N. Charif, A. Kadi, S. Muller, R. Santus, and J.F. Stoltz,
"Uptake of LDL-Cholesterol in human endothelial cells under shear stress : a Forster-type
resonance energy transfer (FRET) and Fluorescence Correlation spectroscopy (FCS) study",
Symposium Vascular Wall and Endothelium, Lisbonne, Portugal, 2007.
C-COM : B6
E. Werkmeister, N. De Isla, H. Kerdjoudj, J.F. Stoltz, and D. Dumas, "Interest of Second
Harmonic Generation Imaging for Diagnosis in Thick and Opaque Tissue", 5 th International
Symposium on Mechanobiology of Cartilage and Chondrocyte, Athènes, Grèce, Résumé p. 38,
2007.
C-COM : B7
E. Werkmeister, N. De Isla, H. Kerdjoudj, J.F. Stoltz, and D. Dumas, "Interest of SHG imaging
for diagnosis in thick and opaque tissue", Focus On Microscopy (F.O.M.), Valence, Espagne,
2007.
C-COM : B8
L. Basciano, N. De Isla, G. Cauchois, V. Decot, J.F. Stoltz, B. Riquelme, and A. Dalloul, "Cultivo y
expansion inicial de celulas madre mesenquimales en condiciones de normaxia e hipoxia",
Société de Biologie de Rosario, Rosario, Espagne, 2008.
C-COM : B9
N. Berthelemy, H. Kerdjoudj, C. Gaucher, P. Labrude, J.F. Stoltz, P. Lacolley, J.C. Voegel, and P.
Menu, "Endothelial Progenitor Cells Differentiation into Endothelial Cells on
Polyelectrolyte Films", Twelve Annual Hilton Head Workshop, Regenerative Medicine:
Advancing to Next Generation Therapies, Sea Pines Resort, Atlanta, USA, 2008.
C-COM : B10
N. Berthelemy, H. Kerdjoudj, C. Gaucher, P. Labrude, J.F. Stoltz, P. Lacolley, J.C. Voegel, and P.
Menu, "Endothelial Progenitor Cells Differentiation into Endothelial Cells on
Polyelectrolyte Films", 5 th Colloque International en Thérapie cellulaire, Bioingénierie et
Médecine Régénératrice, Nancy, France, 2008.
C-COM : B12
H. Chen, V. Decot, D. Bensoussan, T. Ouyang, J.F. Stoltz, and N. De Isla, "In vitro initial
expansion of mesenchymal stem cells is influenced by the culture parameters used in the
isolation process", 5 th Colloque International en Thérapie cellulaire, Bioingénierie et
Médecine Régénératrice, Nancy, France, 2008.
C-COM : B13
C. Cournil-Henrionnet, J.C. Goebel, L. Galois, C. Huselstein, D. Mainard, D. Bensoussan, P.
Netter, J.F. Stoltz, P. Gillet, and A. Watrin-Pinzano, "Monoplayer expansion influences
chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells cultured in 3D collagen sponges",
5 th Colloque International en Thérapie cellulaire, Bioingénierie et Médecine Régénératrice,
C-COM : B14
C. Huselstein, C. Cournil-Henrionnet, N. Charif, Y. Wang, L. Galois, D. Mainard, V. Decot, P.
Netter, J.F. Stoltz, S. Muller, P. Gillet, and A. Watrin-Pinzano, "Human Mesenchymal Stem
Cell Response to Cyclic compressive Loading Regenerative Medicine : Advancing to Next
Generation Therapies", Hilton Head Island, USA, 2008.
C-COM : B15
H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, S. Rickenbach, A. Kearney-Schwartz, P. Schaaf, J.F. Stoltz, J.C.
Voegel, and P. Menu, "In vivo behaviour of polyelectrolyte films arteries treated", 5 th
Colloque International en Thérapie cellulaire, Bioingénierie et Médecine Régénératrice,
C-COM : B16
H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, S. Rickenbuch, A. Kearney-Schwartz, P. Schaaf, J.F. Stoltz, J.C.
Voegel, and P. Menu, "In vivo behaviour of polyelectrolyte films arteries treated", Twelve
Annual Hilton Head Workshop, Regenerative Medicine : Advancing to Next Generation
Therapies, Atlanta, Etats Unis, 2008.
COMMUNICATIONS DU GROUPE “BIOINGÉNIERIE” 141
C-COM : B17
H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, J.F. Stoltz, J.C. Voegel, and P. Menu, "Vascular tissue
engineering and polyelectrolyte multiplayer film", 5 th Colloque International en Thérapie
cellulaire, Bioingénierie et Médecine Régénératrice, Nancy, France, 2008.
C-COM : B18
H. Kerdjoudj, V. Moby, N. Berthelemy, J.C. Voegel, P. Menu, and J.F. Stoltz, "Use of
Polyectrolyte films in vascula tissue engineering", Proceedings of the ASME 2008 Summer
Bioingineering Conference (SBC2008). Mariott resort, Marco Island, Floride, USA, 2008.
C-COM : B19
V. Moby, C. Boura, J.C. Voegel, J.F. Stoltz, and P. Menu, "Multilayered Film and Endothelial
Cells : Key Compounds of Grafts Antithrombogenicity", Twelve Annual Hilton Head
Workshop, Regenerative Medicine: Advancing to Next Generation Therapies, Sea Pines
Resort, Atlanta, Etats Unis, 2008.
C-COM : B20
J.F. Stoltz, H. Kerdjoudj, N. Berthelemy, V. Moby, J.C. Voegel, V. Decot, and P. Menu, "A new
vascular allograft of small diameter using polyelectrolyte multiplayer films and endothelial
progenitor cells", 17 th International congress of the European Association of Tissue Banks
and 17 th annual meeting of the British Association for Tissue Banking (held in conjunction
with American Association of Tissue Banks), Edinburg, U.K., 2008.
C-COM : B21
E. Werkmeister, N. De Isla, H. Kerdjoudj, D. Bensoussan, D. Mainard, J.F. Stoltz, and D. Dumas,
"Second Harmonic Generation imaging and Collagen in biological tissue", 5 th Colloque
International en Thérapie cellulaire, Bioingénierie et Médecine Régénératrice, Nancy,
France, 2008.
C-COM : B22
E. Werkmeister, D. Dumas, N. De Isla, L. Marchal, D. Mainard, and J.F. Stoltz, "Interest of SHG
to study extracellular matrix modification in cartilage", Twelve Annual Hilton Head
Workshop, Regenerative Medicine: Advancing to Next Generation Therapies, Sea Pines
Resort, Atlanta, USA, 2008.
C-COM : B23
L. Aissi, V. Decot, C. Mathieu, A. Kennel, V. Venard, H. Jeulin, G. Rauser, A. Salmon, L. Clément,
C. Cambouris, A. Dalloul, G. Faure, P. Bordigoni, J.F. Stoltz, and D. Bensoussan, "Production de
lymphocytes T anti-adénovirus à des fins d’immunothérapie cellulaire adoptive après
allogreffe de cellules souches hématopoïétiques : mise au point technique", Congrès SFGMTC (Société Française de Greffe de Moelle et de Thérapie Cellulaire), Marseille, France, 2008.
C-COM : B24
V. Decot, C. Mathieu, A. Salmon, L. Clément, A. Kennel, M.C. Bene, A. Dalloul, G. Faure, P.
Bordigoni, J.F. Stoltz, and D. Bensoussan, "Etude de la réponse immunitaire innée médiée
par les toll like receptors après allogreffe de cellules souches hématopoïétiques", 13 ème
Congrès annuel AFC Cytométrie 2008, Nancy, France, 2008.
C-AFF : B1
C. Cournil-Henrionnet, J.C. Goebel, L. Galois, C. Huselstein, D. Mainard, D. Bensoussan, P.
Netter, J.F. Stoltz, P. Gillet, and A. Watrin-Pinzano, "Monoplayer expansion modalities
influences 3D chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells seeded in
collagen sponges", Poster Presentations – stem Cells, Tissue Engineering & Repair. 2008
World Congress on Osteoarthritis, Rome, Italie, p. Résumé 494, 2008.
C-AFF : B2
H. Chen, N. De Isla, N. Wang, H. Louis, C. Huselstein, P. Lacolley, T. Ouyang, and J.F. Stoltz,
"Cyclic tensile strain effects on SMAD3 phosphorylation in human chondrocytes and
mesenchymal stem cells", Poster Présentations – Mechanobiology. 2008 World Congress on
Osteoarthritis, Rome, Italie, Résumé 457, 2008.
142 COMMUNICATIONS DU GROUPE “BIOINGÉNIERIE”
ANNEXE 1
PUBLICATIONS SÉLECTIONNÉES
Groupe “Mécanique des matériaux et structures”
Investigation of the mesostructure of a mechanically
deformed HDPE by synchrotron microtomography.
A. Blaise, C. Baravian, S. André, J. Dillet, L.J.Michot, and R.Mokso
Macromolecules 43 : 8143-8152 (2010)
Ce travail fait partie des premières publications internationales présentant des résultats de micro-tomographie
X sur synchrotron concernant les évolutions microstructurales de matériaux polymères semi-cristallins (PSC)
déformés. On peut affirmer que c’est l’unique travail qui présente un réel traitement quantitatif des images pour
remonter à des paramètres de microstructure clairs (et non de simples commentaires qualitatifs des images
obtenues). Il présente notamment l’originalité d’un traitement dans l’espace réciproque des fréquences. Il s’inscrit dans la logique de nos travaux visant à cibler l’échelle et les mécanismes pertinents, explicatifs du comportement macroscopique des PSC. Dans le même temps, il valide tous les résultats obtenus à la même échelle
par technique de transport de lumière incohérente polarisée, obtenus en conditions in-situ au laboratoire,
attestant ainsi du potentiel de cette technique.
Modelling of localization and propagation of phase
transformation in superelastic SMA by a gradient
nonlocal approach.
A. Duval, M. Haboussi, and T. Ben Zineb
International Journal of Solids and Structures 48 : 1879 -1893 (2011)
Dans cet article, une loi de comportement thermomécanique est proposée pour décrire l’effet de la localisation dans les fils et films minces en NiTi superélastique. Elle est basée sur une approche non locale et introduit
deux types de fraction volumique de martensite, ce qui constitue une première originalité au niveau de ce
travail. L’une est locale et l’autre non locale. L’équation différentielle reliant ces deux variables internes est
prise en compte sous sa forme faible dans la formulation proposée de deux éléments finis spéciaux 1D et 2D.
C’est le deuxième point original et marquant de cette étude. Ces derniers présentent la fraction volumique non
locale de martensite comme degré de liberté au niveau de chaque nœud, en plus des composantes du vecteur
déplacement. La formulation développée est implantée dans le code de calcul éléments finis Abaqus via la
subroutine UEL. Des effets de la taille de défauts ont été analysés numériquement, mettant en évidence leur
influence sur la localisation de la transformation de phase dans les fils et films minces en Alliages à Mémoire de
Forme superélastiques. Il s’agit du troisième point marquant et original de cette étude. Une extension de cette
approche au comportement à effet mémoire de forme est en cours.
144
ANNEXE 1 / PUBLICATIONS SÉLECTIONNÉES
A new friction law for sticking and sliding contacts
in machining
S. Bahi, M. Nouari, A. Moufki, M. EL Mansori, and A. Molinari
Tribology International 44 : 764-771 (2011)
Cet article présente une avancée considérable dans la problématique du contact confiné sous un chargement
thermomécanique extrême (grandes pressions, hautes températures, frottement intense, etc.). Une caractérisation et une modélisation du comportement de l’interface outil-pièce sous chargement complexe ont été
réalisées dans le cas du procédé d’usinage. Grâce à une nouvelle approche dite « Approche Hybride », une
nouvelle loi de frottement a été mise en place pour les contacts dynamiques évolutifs. L’approche hybride
développée permet de renseigner sur la part des différents contacts (collant, glissant ou transitoire) dans le
contact total. Selon cette approche, l’évolution du frottement local est sensible aux interactions qui existent
entre de nombreux paramètres tribologiques contrôlant le contact outil-copeau, telles que la distribution de
la pression, de la contrainte de cisaillement et celle de la température. Il a été montré que dans la zone de
contact collant, la contrainte de cisaillement est dépendante du comportement du matériau, alors que dans
la partie glissante, la contrainte est dépendante du champ des vitesses. Ce travail a été réalisé dans le cadre
d’une collaboration nationale avec le Laboratoire LEM3 (UMR 7239, Metz) et le laboratoire LMPF (EA 4106)
d’Arts et Métiers ParisTech.
Morphological characterization of a novel scaffold
for anterior cruciate Ligament Tissue Engineering.
C. Laurent, J.F. Ganghoffer , J. Babin, J.L. Six, X. Wang, and R. Rahouadj
Journal of Biomechanical Engineering (2011)
Cette publication, dédiée à la recherche d’un biosubstitut pour la chirurgie réparatrice des tendons répondant
à des contraintes d’ordre mécanique, biochimique et morphologique, est totalement novatrice. Elle traite d’un
nouveau scaffold, devant par la suite accueillir des cellules souches. Il est constitué de fils biodégradables
tressés en couches superposées. Le procédé d’élaboration, jusque là inédit, permet de contrôler le nombre de
couches, le pas de chaque tresse, ainsi que le diamètre des fils et leur tension,… Nous avons par ailleurs modélisé leur morphologie afin de prévoir la distribution de la taille des pores susceptibles d’accueillir les cellules
de ligament à partir d’un équipement de base assez simple d’ingénierie tissulaire. Ces résultats conduisent à
la modélisation par éléments finis de la réponse mécanique des scaffolds individuels et des faisceaux doubles.
Nous montrons que la connaissance précise des propriétés morphologiques et des champs locaux (déplacements et déformations) du scaffold virtuel nous sera très utile lors de l’interprétation de l’activité cellulaire.
Cette publication représente donc une nouvelle voie de recherche et d’optimisation de biosubstituts dédiés à
la bioingénierie des tendons et des ligaments et montre comment, par des considérations chimiques et mécaniques, il est possible d’aboutir à des biosubstituts performants et originaux.
145
Groupe “Milieux fluides réactifs multiphasiques”
Heat convection within evaporating droplets
in strong aerodynamic interactions
G. Castanet, B. Frackowiak1, C. Tropea1, and F. Lemoine
International Journal of Heat and mass Transfer 54 : 3267-3276 (2011)
Lorsqu’une goutte de combustible est injectée dans une chambre de combustion, la durée de sa phase
d’échauffement peut s’étendre sur une période non-négligeable comparée à sa durée de vie. Une description
fine du transfert de chaleur au sein de la goutte est alors indispensable à la modélisation de l’évaporation.
Parmi les facteurs à prendre en compte, le frottement du gaz à la surface de la goutte génère des mouvements
de circulation interne (tourbillon de Hill) qui peuvent accélérer de manière très significative le transfert thermique. L’intensité de ces frottements est toutefois très largement méconnue dans le cas de gouttes en forte
évaporation et qui plus est, évoluant dans le sillage de gouttes voisines. L’étude présentée dans cet article tire
son originalité du fait qu’elle associe des résultats expérimentaux issus d’une métrologie optique particulièrement fine à des simulations détaillées de type DNS. La DNS a été mise au point originellement à l’ONERA/DMAE
(Toulouse) par Bruno Frackowiak, puis les travaux se sont poursuivis au Center for Smart Interfaces (Université
Technologique de Darmstadt, Allemagne, équipe de Cam Tropea). La thermométrie par fluorescence induite
par laser à deux couleurs (2cLIF) permet de caractériser la distribution de température à l’intérieur de gouttes
de diamètre 190 µm avec une résolution spatiale de l’ordre de 20 µm. La simulation de l’évaporation prend en
compte la diversité des phénomènes et leurs couplages : écoulement de Stefan, interactions aérodynamiques
liées aux sillages des gouttes, force thermo-capillaire induite par la non-uniformité de la température à la
surface de la goutte,... La comparaison des résultats expérimentaux et des simulations met en évidence le rôle
joué par la proximité des gouttes, qui réduit particulièrement le cisaillement de surface en raison des effets
de sillage. Elle met également en lumière l’importance de l’effet Marangoni (lié aux forces thermo-capillaires)
qui provoque de façon transitoire une diminution des efforts à la surface de la goutte et qui contribue ainsi au
ralentissement des mouvements de circulation à l’intérieur de la goutte. L’expérience et la simulation mettent
en évidence de manière très claire ce phénomène. Il s’agit d’une première où l’expérimentation à très petite
échelle est confrontée à une simulation numérique directe simplifiée, en mettant nettement en évidence l’influence de l’effet Marangoni.
1 Institute of Fluid Mechanics and Aerodynamics, Center of Smart Interfaces, Technische Universität Darstadt (Germany).
Transitional flow of a non-Newtonian fluid in a pipe :
Experimental evidence of weak turbulence induced
by shear-thinning behavior.
A. Esmael, C. Nouar, A. Lefèvre, and N. Kabouya
Physics of Fluids 22, 101701 (2010)
Les systèmes dissipatifs non linéaires, tels que ceux rencontrés en dynamique des fluides, peuvent atteindre
un état chaotique lorsque le paramètre qui mesure le degré de non linéarité est important. Ainsi, les écoulements parallèles cisaillés de fluides Newtoniens deviennent turbulents lorsque le rapport entre les termes
non linéaires d’inertie et les termes de dissipation visqueuse (nombre de Reynolds) est supérieur à une valeur
critique. Les équations gouvernant les écoulements de fluides non Newtoniens font apparaître une non linéarité
supplémentaire via l’équation constitutive. Dans le cas des écoulements de fluides viscoélastiques, cette non
linéarité peut conduire à un état chaotique à très bas Reynolds (R.G. Larson, Nature 405, 27-28, 2000). Le
degré de non linéarité est exprimé dans ce cas, par le nombre de Weissenberg. Le caractère rhéofluidifiant d’un
fluide, correspondant à la décroissance non linéaire de la viscosité du fluide lorsque le cisaillement augmente
est le caractère non newtonien le plus répandu. Il est alors naturel de se demander dans quelle mesure, l’interaction entre cette non linéarité et celle des termes d’inertie peut conduire à un état chaotique. Ce point a été
abordé par Ashrafi et Khayat ( Phys. Rev. E. 61, 1455, 2000) en utilisant un modèle réduit (système de Lorenz
généralisé) pour décrire l’écoulement de Taylor-Couette pour un fluide rhéofluidifiant. Les résultats obtenus par
ces auteurs indiquent en effet la possibilité d’un écoulement chaotique induit par le caractère rhéofluidifiant.
Dans le présent article, nous reportons des résultats expérimentaux qui montrent pour la première fois, qu’une
turbulence faible peut être induite par la dépendance non linéaire de la viscosité en fonction du cisaillement.
Elle résulte bien sûr de l’interaction entre les termes non linéaires d’inertie et le comportement rhéofluidifiant
du fluide.
146
Rheo-SAXS investigation of shear-thinning
behaviour of very anisometric repulsive disk-like
clay suspensions.
A.M. Philippe, C. Baravian, M. Imperor-Clerc, J. De Silva, E. Paineau, I. Bihannic,
P. Davidson, F. Meneau, P. Levitz, and L. J. Michot.
J. Phys. Cond. Matter 23, 194112 (2011)
Cet article répond à une invitation de la revue J. Phys Cond Matter en vue de la parution d’un volume spécial en
l’honneur de H. Lekkerkerker.
Nous présentons ici des résultats expérimentaux issus du dispositif Rhéo-SAXS installé sur la ligne SWING du
synchrotron SOLEIL à Paris. Les suspensions testées sont constituées d’argiles naturelles contrôlées d’un point
de vue physico-chimique. Différentes concentrations ont été testées, depuis le fluide Newtonien jusqu’au gel à
seuil d’écoulement. Nous montrons comment, à partir des clichés de diffusion de rayons X aux petits angles,
nous pouvons calculer les angles d’Euler moyens des particules en écoulement, puis, à travers une approche
effective prenant en compte les interactions hydrodynamiques multiples, la viscosité de ces suspensions à partir du champ orientationnel des particules constitutives. Cette approche permet ainsi et pour la première fois,
de relier de manière formelle les propriétés sous écoulement de suspensions de particules très concentrées à
leur organisation locale moyenne dans le champ de vitesse. Elle ouvre ainsi de nombreuses perspectives pour
la modélisation des interactions hydrodynamiques en milieux fortement anisotropes.
On large Scale Forest Fires Propagation Models.
O. Séro-Guillaume, S. Ramezani, J. Margerit, and D. Calogine
International Journal of Thermal Sciences 47 : 680-694 (2008)
Dans cette publication sont analysés les modèles de propagation de feux antérieurs à nos travaux.
Essentiellement, les modèles considérés sont : le modèle de Rothermel (1972) et le modèle d’enveloppe,
Richards (1990). Le modèle de Rothermel est un modèle empirico géométrique où la vitesse normale du front
(le R.O.S en anglais), obtenue grâce à des expériences en laboratoire, est une fonction des conditions locales
(pente, vent, végétation,...). Le modèle d’enveloppe repose sur la constatation qu’un feu allumé en un point se
développe comme une ellipse en fonction de la pente et/ou du vent, les paramètres de l’ellipse, petit axe grand
axe et position du centre ou du foyer, étant obtenus expérimentalement. L’idée est alors de considérer qu’entre
l’instant t et l’instant t+dt, chaque point du front de feu est source d’une petite ellipse, la ligne de feu à l’instant
t+dt est alors l’enveloppe de toutes ces ellipses. Ces deux modèles sont couramment employés dans les logiciels utilisés par les pompiers. Dans cet article, nous démontrons que les deux formulations (Rothermel-modèle
d’enveloppe) sont équivalentes. Nous donnons sous forme d’un système de deux équations hyperboliques non
linéaires les équations du modèle d’enveloppe en utilisant la théorie géométrique des enveloppes et montrons
que le modèle d’enveloppe est équivalent à la résolution d’une équation d’Hamilton Jacobi analogue à la G
équation en combustion. Enfin, nous indiquons les limites du modèle d’enveloppe en montrant que la propagation par ce modèle peut provoquer des caustiques (forme de front en queue d’hirondelle, avec point double) et
nous comparons ces résultats avec ceux de notre modèle qui lui, ne présente pas de telles singularités. Notre
modèle ne requiert aucun paramètre global, tous les paramètres impliqués étant mesurables en laboratoire.
Nous montrons que notre modèle de propagation contient le modèle d’enveloppe et qu’il est donc l’extension la
plus simple des modèles de Rothermel et d’enveloppe.
147
Groupe “Énergie et Transferts”
About internal currents during start-up in PEMFC
G. Maranzana, C. Moyne, O. Lottin, J. Dillet, and S. Didierjean
Journal of Power Sources 195 (18) : 5990-5995 (2010)
Cette publication concerne la mesure des courants négatifs qui apparaissent dans les piles à combustible lors
des phases de marche/arrêt. L’existence de ces courants négatifs était suspectée depuis quelques années par
les électrochimistes et leurs conséquences en terme de dégradation des cellules sont très importantes car ils
sont traditionnellement associés à l’oxydation du carbone qui supporte les électrodes. Il s’agit à notre connaissance de la première publication où l’on témoigne de la mesure de ces courants. Celle-ci a été réalisée grâce
à une cellule segmentée. Ce type d’outil expérimental (et les moyens de mesure associés) constituent la clé de
voûte du savoir-faire du Laboratoire et l’originalité principale de nos travaux. La publication présente également un modèle qui permet de bien comprendre l’origine de ces courants : on met notamment en avant le fait
qu’ils sont la somme d’une composante faradique et d’une composante capacitive. La composante capacitive
est a priori sans effet sur la durée de vie de la cellule tandis que la composante faradique correspond à l’oxydation du carbone.
Near and far field modeling of scattered surface
waves. Application to the apertureless scanning
near field optical microscopy.
J. Muller, G. Parent, S. Fumeron, G. Jeandel, and D. Lacroix
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 112 : 1162-1169 (2011)
Cette publication détaille une nouvelle approche de la résolution des problèmes de diffusion du rayonnement
par des particules quelconques, au voisinage immédiat d’une surface, et ce à travers une modélisation originale des équations de Maxwell. Les difficultés associées à la résolution de ce type de problème sont de deux
ordres. Premièrement, il s’agit de modéliser précisément le rayonnement dit de “champ proche” qui englobe
les phénomènes d’absorption et de diffusion par la particule et le substrat. Ensuite, il faut être capable de
calculer le rayonnement en “champ lointain”, c’est-à-dire à grande distance des structures diffusantes. C’est
ce rayonnement qu’il est possible de mesurer. L’originalité du travail réside d’une part, dans le fait que la
technique employée dite FDTD-NFTFF (Finite Difference Time Domain – Near Field To Far Field) permet la description d’objets de géométrie quelconque constitués de matériaux dispersifs (constante diélectrique complexe) ; d’autre part, la transformée de Fourier des calculs temporels en champ proche donne accès au champ
lointain dans tout le domaine spectral et ce, en un seul calcul. En ce sens, cette modélisation est beaucoup
plus performante et complète que les méthodes classiques, du type T-Matrix, pour lesquelles les géométries
axisymétriques sont privilégiées. Les applications potentielles de l’outil développé au cours de ce travail sont
multiples. Il y a notamment la modélisation de la microscopie en champ proche thermique (expérience TRSTM
en cours au Laboratoire), ainsi que toutes les applications relevant de la caractérisation optique fine des surfaces nanostructurées.
148
Estimation of time-varying pollutant emission rates
in a ventilated enclosure: inversion of a reduced
model obtained by experimental application of the
Modal Identification Method.
M. Girault, D. Maillet, F. Bonthoux, B.Galland, P. Martin, R. Braconnier, and J. R. Fontaine
Inverse Problems 24, (2008)
Cet article montre comment il est possible d’identifier un modèle réduit de transfert de masse transitoire, en
diffusion-advection turbulente, à partir de mesures des évolutions temporelles de concentration en plusieurs
points, dans un local ventilé à aéraulique stationnaire contenant une ou plusieurs sources ponctuelles et d’inverser ensuite ce modèle pour estimer l’intensité de ces sources. La Méthode d’Identification Modale développée dans la branche Thermique de l’Institut P’ (Poitiers) y est utilisée à cet effet (construction du modèle
linéaire) pour des mesures effectuées à l’Institut National de Recherche et de Sécurité. Dans un second temps,
lorsque ces sources sont initiées de façon non synchrones, ce modèle réduit identifié est utilisé pour inverser
les mesures issues des mêmes capteurs et pour reconstituer les évolutions temporelles de leurs deux intensités. Les estimations correspondantes sont très proches des mesures directes de ces mêmes intensités et ce, en
présence d’un bruit élevé du signal des capteurs de concentration, généré notamment par la turbulence et qui
a été réduit par un captage distribué spatialement. Il s’agit à notre connaissance d’une première.
A dual-porosity model for ionic solute transport in
expansive clays
MA. Murad, and C. Moyne
Computational Geosciences 12 : 47-82 (2008)
Cette étude est la partie terminale d’un ensemble de travaux s’étendant sur une dizaine d’années visant à
décrire le comportement électro-chimio-hydro-mécanique des milieux poreux déformables (par exemple,
les smectites gonflantes) par une approche raisonnée multiéchelle. Trois échelles nano/micro/macro sont a
minima nécessaires pour appréhender la physique de ces milieux. L’outil utilisé est l’homogénéisation qui permet de propager la physique de l’échelle nanoscopique vers l’échelle macroscopique. Le passage nano/micro
dans sa version ultime la plus élaborée a fait l’objet d’une double publication de synthèse (Moyne C., Murad M.
A, Transport in Porous Media, Vol. 62, pp. 333-380 et Vol. 63, pp. 13-56, 2006). A partir de la formulation
retenue à l’échelle micro, ce texte, en recourant à une approche de type double porosité, effectue le changement d’échelle micro/macro et fournit une écriture précise et rigoureuse des équations gouvernant le transport
de l’eau, des ions et la mécanique des milieux poreux déformables à l’échelle macroscopique qui intéresse l’ingénieur. Il est le fruit d’une riche et productive collaboration avec le Brésil que le second auteur souhaite tout
particulièrement saluer. Le pas suivant actuellement en cours (C. Moyne, T. D. Le, S. A. Lima and M. A. Murad,
Statistical mechanics-based multiscale models of swelling porous media including ion size correlations, in
Mechanics and Physics of Porous Solids – A tribute to Prof. Olivier Coussy, pp. 321-335, 2011) est d’enrichir la
description nanoscopique pour autoriser le modèle à décrire une plus grande variété de situations expérimentales et notamment, les cas où les contre-ions assurant l’électroneutralité sont de valence supérieure à l’unité.
149
Thermal conductivity measurement of insulating
materials with a three layers device.
Y. Jannot, A. Degiovanni, and G. Payet
International Journal of Heat and Mass Transfer 52 (Issue 5-6) : 1105-1111 (2009)
La recherche de nouveaux matériaux isolants et super-isolants est un enjeu important pour les industriels dans
le contexte actuel d’amélioration des performances thermiques des bâtiments. Le marché potentiel pour des
isolants plus performants que ceux disponibles actuellement est très large et la recherche industrielle dans ce
domaine est active. Il importe de pouvoir mesurer rapidement les propriétés thermiques et en particulier, la
conductivité pour les matériaux candidats isolants souvent fabriqués initialement dans des dimensions réduites
pour des raisons de coût. Les méthodes disponibles, soit nécessitent des échantillons de grandes dimensions
de par les hypothèses des modèles utilisés (milieu semi-infini pour le fil chaud) ou la conception des dispositifs
(plaque chaude gardée), soit utilisent une excitation sous forme de rayonnement (méthode flash) inadaptée
aux milieux à forte porosité. La méthode du tricouche que nous avons mise au point et présentée dans cet
article permet de mesurer simultanément et avec précision la conductivité thermique et la capacité calorifique de matériaux isolants légers de dimensions réduites (diamètre 40mm, épaisseur 5mm). Elle a déjà été
dupliquée par exemple par la société Saint Gobain, producteur d’isolants thermiques, qui l’utilise pour mesurer
la conductivité thermique de nouveaux matériaux issus de leurs laboratoires de recherche. Sur le plan scientifique, l’originalité de la méthode par rapport aux trois principales méthodes précitées est de considérer comme
données d’entrée dans le système modélisé une évolution temporelle de la température de sa face perturbée
thermiquement plutôt que la valeur du flux injecté ce qui permet de s’affranchir de toutes les conditions amont.
150
ANNEXE 2
PLATES-FORMES TECHNOLOGIQUES
Métrologie en rhéologie solide : caractérisation multi-échelle
ÉQUIPEMENTS SIGNIFICATIFS
-> Système d’extensométrie vidéo (Vidéotraction)
-> Dispositif ARAMIS 3D de mesure de champs par corrélation d’images
-> Caméra infrarouge Titanium (FLIR)
-> Dispositif de mesure du transport de lumière incohérente polarisée
-> Mini-machine de traction pour essais sous faisceau synchrotron (K&W)
-> Machines de traction (MTS), traction-torsion (MTS), bulge test (Erichsen)
-> Mini-calorimètre de traction
COMPÉTENCES EN MÉTROLOGIE IN-SITU
-> mesure :
- Champ de déplacements, déformations températures…
- Forces, contraintes
-> inversion et estimation non lineaires :
- Reconstruction de sources de chaleur interne
- Identification de paramètres de lois de comportement
-> contrôle-commande des machines d’essai :
- Asservissements-pilotages de trajets de chargement complexes
AU SERVICE DE LA RHÉOLOGIE SOLIDE
- Relation mécanique Contrainte-Déformation
- Relation thermomécanique Déformation-Puissance thermique
- Relation échelle macro-échelle micro (50nm-50µm)
A/
B/
A / Polymère déformé
B / Imagerie infrarouge
C / Rétrodiffusion de
lumière incohérente
C/
152
ANNEXE 2 / PLATES-FORMES TECHNOLOGIQUES
Métrologie dans les fluides, diagnostics laser
-> Trois chaînes de fluorescence induite par laser à deux couleurs
-> Deux chaînes de fluorescence induite par plan laser à deux couleurs (2c PLIF)
-> Un granulomètre phase Doppler deux composantes
-> Deux chaînes de vélocimétrie laser deux composantes (1D et 2D)
-> Deux caméras vidéo rapides (100000 fps et 700000 fps)
-> Un dispositif d’interférométrie en diffusion avant
-> Une chaîne de vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) stéréoscopique
COMPÉTENCES
-> Mesures de température et de concentration dans les liquides en mouvement
-> Mesures de températures de gouttelettes
-> Mesures de champs de vitesse
-> Mesures granulométriques
-> Visualisation de phénomènes rapides
A / Granulométrie phase
A/
Doppler dans un spray.
B / Imagerie vidéo-rapide
d’impacts de gouttes
sur des surfaces à haute
température.
C / Banc 2cPLIF: mesure
de la température de
gouttelettes
B/
C/
153
Plateforme Rhéologie
-> Rhéomètres TA Instruments AR 1000, AR 2000
-> Rhéomètre Anton Paar MCR 300
-> Rhéomètre Thermo Fischer MARS II
-> Cellule Rhéo-Optique par transport de lumière polarisation
-> Cellule de biréfringence d’écoulement
-> Dispositif PIV 2D Couplé au rhéomètre MARS II
COMPÉTENCES
-> Mesures rhéologiques (statique et dynamique)
-> Mesures de taille et de concentration en milieux turbides
-> Suivi dynamique de tailles (agrégation/coalescence)
-> Suivi dynamique d’orientation / déformation
-> Suivi dynamique de champs de vitesse
A/
A / Rhéo-PIV
B / Rhéo-Biréfringence
C / Rhéo-Polarimétrie
B/
C/
154
Caractérisation thermique des matériaux
-> Cinq bancs de diffusivimètrie : basse température sous-vide par contact, haute température sous vide par détecteur (20°C-600°C), banc rapide à 20°C (détecteur Stirling 20Mhz et flash classique 100µs), banc ultra-rapide à 20°C
(détecteur 500 Mhz et Laser 4J-10ns), banc sous-vide à très haute température (20°C-1700°C)
-> Quatre caméras infra-rouges refroidies par Stirling : 2 caméras [3,5µm-5,5µm] : 320 x 240 pixels, 1 caméra BB
[1,5µm-5.5µm] grand format : 640 x 580 pixels (100Hz), 1 caméra BB [1,5µm-5,5µm] petit format multi-spectrales
(2x4 bandes) : 320 x 240 pixels (380 Hz)
-> Trois corps noirs : Deux corps noirs étendus (4’’) : 5°C-100°C et 50°C-600°C, un corps noir à cavité (1’’) : 300°C à
1700°C
-> Détecteurs quantiques IR, PMT UV multi-spectral
-> Calorimètre différentiel à larges surfaces, sondes thermiques à basse et haute température
-> Plan chaud transitoire sous-vide (1atm – 5.10-3 mbars)
COMPÉTENCES
-> Thermographie infrarouge
-> Estimation de paramètres, Identification de flux spatiaux et temporels
-> Mesures de diffusivités thermiques de matériaux conducteurs et isolants sous vide à basse et haute température
-> Mesures de conductivités thermiques de matériaux isolants et super-isolants sous air et sous vide à température
ambiante
-> Caractérisation de matériaux anisotropes à température ambiante et haute température par thermographie
infrarouge
-> Caractérisations thermiques par sondes thermiques (ruban chaud, plan chaud et fil chaud)
-> Caractérisation de matériaux pulvérulents à haute température
A / Diffusivimètre sous-vide
à haute température
(20°C-1700°C]
B / Diffusivimètre sous-vide
par contact
C / Diffusivimètre optique
A/
sous-vide
D / Plan chaud sous-vide
B/
D/
C/
155
Plateforme Rayonnement Thermique
-> Spectromètres UV-Visible et IR en fonction de la température (4K à 2000K)
-> Dispositifs de mesure des flux réfléchis, transmis ou diffusés en fonction de la direction et de la longueur d’onde,
-> Mesure d’émissivité des flammes par spectromètre embarquable et caméra IR,
-> Dispositif de microscopie en champ proche (AFM), équipé de différents types de sondes,
-> Lambdamètre pour la caractérisation de matériaux de faible conductivité thermique,
-> Corps noir hautes températures et corps noir étendu.
COMPÉTENCES
-> Mesures des émissivités spectrales en fonction de T
-> Mesure des températures sans contact
-> Caractérisation radiative de milieux diffusants
-> Mesures d’atténuation IR et d’opacimétrie
-> Mesures de flux rayonnés
-> Mesures de conductivité thermique
156
Piles à combustible à membrane
-> 1 banc d’essai de 2 kW alimenté en air/O2/H2 et N2.
-> 6 postes d’essai pour monocellule avec débitmétrie et humidification adaptées.
-> Un chromatographe en phase gazeuse.
-> Un banc Baltic Fuel Cell.
-> Un ATG – DSC.
-> Une cellule de mesure de conductivité conditionnée en humidité et température.
-> Plusieurs piles instrumentées pour de la spectroscopie d’impédance locale.
-> Accès aux imageurs/spectromètres du service commun de RMN.
COMPÉTENCES
-> Transferts couplés matière, charges, chaleur.
-> Instrumentation de cellules.
-> Modélisation des piles à combustible à membrane.
-> Modélisation du système pile.
-> Optimisation fluidique et thermique des cellules.
-> Mesures et identification des propriétés des composants.
-> Écoulements dans les mini-canaux.
A/
A / Pile compacte de 2 kW
fabriquée au LEMTA
B / IRM d’une cellule
C / Cellule instrumentée
pour des mesures
locales de spectroscopie
d’impédance
B/
C/
157
Spectroscopie et imagerie par résonance
magnétique nucléaire *
-> IRM à 2,4 Tesla - 100 MHz (Biospec 24/40 Bruker)
- Sondes d’imagerie 35 mm, 50 mm, 80 mm
- Boucle fluide avec sonde d’imagerie diamètre 34 mm
-> Spectromètre 600 MHz Wide-Bore (Bruker)
- Spectroscopie RMN du liquide et du solide
- Équipement de micro-imagerie ( jusqu’à 38 mm)
- Équipement de mesure de diffusion
- Dispositif de Couette insérable
COMPÉTENCES
-> Spectroscopie et relaxation RMN
-> Imagerie RMN en densité de spins (concentration d’eau)
-> Mesures de diffusion
-> Vélocimétrie IRM
- Écoulements de fluides
- Écoulements en milieu poreux
* Les équipements présentés ici font partie du Service Commun de RMN de l’UHP. Le LEMTA dispose d’un accès privilégié à ces équipements.
A / Spectromètre 600 MHz WB
A/
158
B / B/IRM - Biospec 24/40
B/
ANNEXE 3
CHERCHEURS INVITÉS
159
S. SKALI-LAMI
DROZDOV Serguei
M. PANFILOV
M. SOUHAR
M. FEIDT
R. BENELMIR
SOUHAR Khalid
VASILESCU Elena
Eugenia
YERMANI Zied
C. NOUAR
RIHA Pavel
RUDENKO Denis
M. FEIDT
PETRESCU Stoian
1 mois
1 mois
Modélisation d'un cycle combiné SOFC + TV et gazéification de la biomasse.
1 mois
Ecoulements diphasiques : instabilités interfaciales en
repère tournant.
Machine à adsorption.
1 semaine
1 semaine
Régime oscillatoire des réservoirs de gaz à condensat.
Ecoulements transitoires de fluides thixotropes.
3 semaines
1 mois
R. BENELMIR
OULED MESSAOUD
Omar
Comportement en régime transitoire de machine à froid.
1 mois
Modélisation d'une installation pilote de cogénération
à base d'un gazogène à charbon de bois et d'une pile à
combustible SOFC.
1 semaine
2 semaines
2 mois
1 mois
Modélisation du moteur Diesel à cycle mixte.
Régime oscillatoire des réservoirs de gaz à condensat.
Aspects mathématiques liés à la mouillabilité.
Ecoulements de Navier-Stokes quasi-périodiques.
Réfrigération et conditionnement d'air.
MERABET Abderrezak M. FEIDT
M. PANFILOV
M. FEIDT
DIMITROV Dimiter
KLEMIN Denis
M. FEIDT
COSTEA Monica
H. DUCAUQUIS
5 mois
Bio-combustibles et gazéification : application aux
systèmes moteurs.
M. FEIDT
CONSTANTINESCU
Anamaria
KESSI Arezki
1 mois
Analyse non-linéaire de la stabilité de l'écoulement de
Poiseuille plan pour un fluide fortement rhéofluidifiant.
C. NOUAR
CHEKILA Abdelfateh
3 semaines
1 mois
Comportements thermo-mécaniques différés dans les
polymères.
C. CUNAT
BRADAI Youcef
Thermodynamique à dimension finie et à vitesse finie.
2 mois
Stabilité et transition vers la turbulence.
5 mois
Machine à adsorption.
Durée du
séjour
C. NOUAR
Thématique
BOTTARO Alessandro
Responsable
scientifique
ALEXANDRU Gabriela M. FEIDT
NOM, Prénom
Liste des invités pour un séjour scientifique au LEMTA
2007
160
ANNEXE 3 / CHERCHEURS INVITÉS
Professeur
Université des Sciences et de la
Technologie Houari Boumédiène - Alger
Tunisie
Roumanie
Maroc
École Nationale d'Ingénieur de Sfax
Maître-Assistant
Assistant-Professeur
Doctorant
Laboratoire de Mécanique - Université
Hassan II - Casablanca
Senior Researcher
Professeur
Professeur
Maître-Assistant
Maître-Assistant
SCHLUMBERGER Moscou
Institut d'Hydrodynamique - Académie
des Sciences de la République Tchèque
République
Tchèque
Russie
École Nationale d'Ingénieur de Sfax
Université Mentouri - Constantine
Senior Researcher
Chercheur
Central aerohydrodynamic Institute
- Moscou
SCHLUMBERGER Moscou
Chercheur
Professeur
Doctorante
Université de Sofia
Chargé de cours
Chargé de cours
Université de Saïda
Professeur
Étudiante
Fonction
Université de Gênes
Origine
Roumanie
Tunisie
Algérie
Russie
Algérie
Russie
Bulgarie
Roumanie
Roumanie
Algérie
Algérie
Italie
Roumanie
Pays
161
2008
C. NOUAR
H. DUCAUQUIS
S. FUMERON
M. PANFILOV
M. FEIDT
FRIGAARD Ian
KESSI Arezki
MORAES Fernando
Jorge
PASA Gelu
VASILESCU Elena
Eugenia
1 mois
3 semaines
Stabilité d'un écoulement diphasique en cellule
Hélé-Shaw et milieux poreux.
Machines trithermes et quadrithermes.
1 mois
2 semaines
Modélisation multi-échelle des transferts de chaleur
par géométries effectives.
1 semaine
4 mois
Bio-combustibles et gazéification : application aux
systèmes moteurs.
M. FEIDT
CONSTANTINESCU
Anamaria
Stabilité des écoulements de fluides visco-plastique.
1 semaine
Utilisation de cellules souches médullaires en
bioingénierie tissulaire du ligament.
X. WANG
CHEN Huai Qing
C. NOUAR
1 mois
BENTRAD Hocine
Analyse non-linéaire de la stabilité de l'écoulement de Poiseuille plan pour un fluide fortement
rhéofluidifiant.
Durée du
séjour
CHEKILA Abdelfateh C. NOUAR
Thématique
2 mois
Responsable
scientifique
Simulation numérique de la transition vers la turbulence pour des fluides non-newtoniens en conduite
cylindrique.
NOM, Prénom
Roumanie
Roumanie
Brésil
Algérie
Canada
Roumanie
Chine
Algérie
Algérie
Pays
Institut of Mathematics Simion Stoilow
Professeur
Professeur
Chercheur
Professeur
Technologie Houari Boumédiène
- Alger
Université Fédérale de Paraiba - Joao
Pessao
Professeur
University of Bristish Columbia
- Vancouveur
Doctorante
Professeur
Institut d'Ingénierie Biomédicale de
Huaxi - Centre Médical de l'Univesité
de Sichuan
Chargé de cours
Maître-Assistant
Fonction
Université de Blida
Origine
162
2009
X. WANG
CHEN Yun
M. FEIDT
C. NOUAR
CHEKILA Abdelfateh
COSTEA Monica
C. CUNAT
C. NOUAR
BENAOUDA-ZOUAOUI
Braham
BRADAI Youcef
C. MOYNE
ARAB MURAD Marcio
C. NOUAR
C. NOUAR
AMAOUCHE
Mustapha
BENTRAD Hocine
C. NOUAR
Responsable
scientifique
ALIBENYAHIA Brahim
NOM, Prénom
1,5 mois
1 mois
Analyse non-linéaire de la stabilité de l'écoulement de
Poiseuille plan pour un fluide fortement rhéofluidifiant.
Élaboration de matrices de support pour l'ingénierie
tissulaire du ligament.
1 mois
2 mois
Comportements thermo-mécaniques différés dans les
polymères.
1 mois
1 semaine
Écoulement de fluides à seuil rhéofluidifiant dans des géométries cylindriques, annulaires et annulaires excentrées.
Simulation numérique de la transition vers la turbulence
pour des fluides non-newtoniens en conduite cylindrique.
1 semaine
1 semaine
1 mois
Durée du
séjour
Modélisation multi-échelle des milieux poreux gonflants.
Écoulements à surface libre de fluides complexes.
Écoulement de Taylor Couette pour un fluide
rhéofluidifiant.
Thématique
Roumanie
Chine
Algérie
Algérie
Algérie
Algérie
Brésil
Algérie
Algérie
Pays
Professeur
Professeur
Université de Wuhan - Centre de
Recherche de Médecine et de Biologie
Structurale
Maître-Assistant
Chargé de cours
Maître-Assistant
Professeur
Professeur
Laboratorio Nacional de Computaçao
Cientifica - Pétropolis RJ
Professeur
Maître-Assistant
Fonction
Université de Bejaïa
Origine
163
2009
Comportement en régime transitoire de machine à froid.
M. FEIDT
M. FEIDT
O. SEROGUILLAUME
X. WANG
PETRE Camelia
PETRESCU Stoian
RENANE Rachid
TIAN Weiqun
1 mois
Biocompatibilité des matrices de support pour
l'ingénierie tissulaire du ligament.
Chine
Algérie
2 mois
(séjour de 19
mois)
Combustion turbulente dans une chambre tubulaire sous
l'influence des charges dynamiques et de combustion.
Roumanie
Russie
Roumanie
1 semaine
12 mois
Chine
Algérie
Algérie
Tunisie
Algérie
2 semaines
Comportement en régime transitoire de machines à froid.
M. PANFILOV
NIZKAYA Tatiana
Développement du solver streamline pour les écoulements triphasiques multicomposants en milieux poreux.
3 mois
Élaboration de matrices de support pour l'ingénierie
X. WANG
LUO Lihua
2 semaines
G. MAURICE
KHELFALLAH
Mohamed
Modélisation expérimentale et théorique du
comportement d'un fluide non newtonien thixotrope.
H. DUCAUQUIS
KESSI Arezki
2 mois
2 semaines
Simulation numérique du comportement mécanique de
prothèse vasculaire textile tissé en PET.
J.F.
GANGHOFFER
HAJJAJI Ramzi
2 semaines
Fissurations dans les alliages à mémoire de forme.
M. HABOUSSI
HACHI Brahim
Etudiant
Chercheur
Structurale
Université de Wuhan - Faculté de
Médecine
Professeur
Maître-Assistant
Professeur
Maître de
Conférences
Etudiante
Professeur
Keldysh Institute of Applied Mathematics
- Russian Academy of Science
Etudiant
Maître de
Conférences
École Nationale d'Ingénieurs de Tunis
Université de Djelfa
164
2010
2,5 mois
1 mois
1 mois
3 mois
Influence de la non-linéarité de la rhéologie d'un
fluide complexe sur les mécanismes de stabilité et de
transition vers la turbulence.
Machines trithermes pour la valorisation thermique
de rejets de chaleur et de l'énergie solaire.
Elaboration de matrices de support pour l'ingénierie
Ebullition convective pour un jet plan impactant un
cylindre mobile.
Simulation numérique du comportement mécanique
de prothèse vasculaire textile tissé en PET.
CHEKILA Abdelfateh C. NOUAR
M. FEIDT
X. WANG
X. WANG
CHEN Yun
FAGLA Benoît-Fanou M. GRADECK
J.F.
GANGHOFFER
CHEKIROU Wassila
HAJJAJI Ramzi
HE Xiaohua
Interaction entre cellules souches mésenchymateuses
et une matrice biodégradable pour l'ingénierie tissu- 1 mois
laire du ligament.
1 mois
1 mois
C. NOUAR
Simulation numérique de la transition vers la turbulence pour des fluides non-newtoniens en conduite
cylindrique.
BENTRAD Hocine
2,5 mois
Systèmes de production d'énergie à piles à combustible et électrolyseurs.
S. DIDIERJEAN
BENNE Michel
2 semaines
Ecoulement de fluides à seuil rhéofluidifiant dans des
géométries cylindriques, annulaires et annulaires
excentrées.
C. NOUAR
BENAOUDAZOUAOUI Braham
2 mois
Caractérisation thermique de matériaux de construction composites locaux.
Y. JANNOT
BAL Harouna
1 mois
Instabilités convectives et interfaciales dans les
milieux hétérogènes en repère tournant.
M. SOUHAR
ANISS Saïd
Durée du
séjour
1 mois
Thématique
Ecoulement de Taylor Couette pour un fluide
rhéofluidifiant.
C. NOUAR
Responsable
scientifique
ALIBENYAHIA
Brahim
NOM, Prénom
Chine
Tunisie
Bénin
Chine
Algérie
Algérie
Algérie
France
Algérie
Sénégal
Maroc
Algérie
Pays
Médecine
École Nationale d'Ingénieurs de Tunis
Professeur
Etudiant
Maître-Assistant
Professeur
Structurale
Univ. d’Abomey-Calavi - Cotonou
Maître-Assistant
Maître-Assistant
Maître-Assistant
Maître de
Conférences
Université de la Réunion – Laboratoire
d’Energétique, d’Electronique et
Procédés (LE²P)
Professeur
EnseignantChercheur
Laboratoire d'Energétique Appliquée
- École Supérieure Polytechnique de
Dakar
Professeur
Fonction
Laboratoire de Mécanique - Université
Hassan II - Casablanca
Origine
165
2010
Algérie
12 mois
(séjour de
19 mois)
1 mois
3 mois
Combustion turbulente dans une chambre tubulaire sous l'influence des charges dynamiques et de
combustion.
Simulation d'un système de rafraichissement solaire
par absorption.
Modélisation du comportement thermomécanique
des AMFs ternaires cuivreux.
M. FEIDT
M. HABOUSSI
X. WANG
TOUAIBI Rabah
ZEGHDANE Said
ZHANG Yemin
Construction in vivo d'un tissus ligamentaire à partir
de cellules souches mésenchymateuses ensemencées 3 mois
dans un scaffold à l'aide d'un bioréacteur.
Chine
Algérie
Algérie
Brésil
O. SEROGUILLAUME
1 mois
RENANE Rachid
Modélisation physique dans les cristaux liquides.
Roumanie
Chine
France
Modélisation des cascades thermiques. Echangeurs à
1 mois
microstructures.
Biodégradation d'une matrice de support en présence
1 mois
de cellules mésenchymateuses.
2 semaines
Définition des critères de transport maritime du
minerai de nickel.
Algérie
M. FEIDT
C. BARAVIAN
MEYER Michael
2 semaines
Modélisation du moteur Diesel à cycle mixte.
Kazakhstan
POPESCU Gheorghe
M. FEIDT
MERABET
Abderrezak
1 mois
Mise en œuvre du logiciel OCEAN - Ecoulements et
transferts en milieux poreux complexes.
Chine
S. FUMERON
M. PANFILOV
MAMYTBEKOV
Galymzhan
2,5 mois
Prolifération cellulaire sur une matrice de support biodégradable pour l'ingénierie tissulaire du
ligament.
Maroc
Algérie
PEREIRA Erms
Rodrigues
X. WANG
LIU Jian
2 semaines
Propriétés thermophysiques de milieux granulaires.
2 semaines
X. WANG
A. DEGIOVANNI
KHABBAZI
Abdelhamid
OUYANG Jingping
H. DUCAUQUIS
KESSI Arezki
Médecine
École Militaire Polytechnique - Alger
Centre Universitaire de Khemis Miliana
Université Fédérale de Paraiba Joao
Pessao
Médecine
Université de Nouvelle-Calédonie
Chercheur
Maître-Assistant
Maître-Assistant
Maître-Assistant
Professeur
Doctorant
Professeur
Professeur
Maître-Assistant
Chercheur
Institute of High Technologies Kazatomprom National Company
Professeur
Professeur
Professeur
Médecine
École Supérieure de Technologie de
Salé
Technologie Houari Boumédiène
- Alger
166
2011
M. FEIDT
M’B. TAGHITE
M. FEIDT
COSTEA Monica
HACHI Brahim
MARIS Vlad
1 mois
Simulation numérique de la transition vers la turbulence pour
des fluides non-newtoniens en conduite cylindrique.
Pompe à chaleur et énergie solaire.
Microcentrale Stirling solaire avec cogénération.
Fissurations dans les alliages à mémoire de forme.
Machines trithermes pour la valorisation thermique de rejets de
chaleur et de l'énergie solaire.
Influence de la non-linéarité de la rhéologie d'un fluide complexe
sur les mécanismes de stabilité et de transition vers la turbulence.
2 mois
Caractérisation thermique de matériaux de construction composites locaux.
O. SEROGUILLAUME
O. BOTELLA
M. FEIDT
M. FEIDT
M. HABOUSSI
RENANE Rachid
STOICA Marcela
TIRCADRAGOMIRESCU
Georgiana
TUTICA Diana
ZEGHDANE Said
(séjour de
19 mois)
5 mois
3 mois
2 mois
4 mois
Modélisation du comportement thermomécanique des AMFs
ternaires cuivreux.
3 mois
Cogénération.
Analyse exergoéconomique des systèmes de trigénération.
Etude sur les mouvements d'air au sein de la Place Thiers à Nancy 3 mois
Combustion turbulente dans une chambre tubulaire sous l'influence des charges dynamiques et de combustion.
Heat pipe operational limits.
2 mois
3 mois
3 mois
1 mois
1 mois
1 mois
1 mois
1 sem.
2 sem.
2 sem.
1 mois
Durée
du
séjour
J.F.
Modélisation et simulation de la croissance de tissus du vivant.
GANGHOFFER
RAU George Ovidiu M. GRADECK
PLOTNIKOV Pavel
PATRASCU Adriana M. FEIDT
M. FEIDT
J.F.
Mise en forme de matériaux fibreux.
GANGHOFFER
CHAOUACHI Frej
CHEKIROU
Wassila
C. NOUAR
BENTRAD Hocine
C. NOUAR
Y. JANNOT
BAL Harouna
CHEKILA
Abdelfateh
C. MOYNE
ARAUJO DE LIMA
Sidarta
C. MOYNE
ARAB MURAD
Marcio
Ecoulements de Taylor Couette pour un fluide rhéofluidifiant.
Thématique
C. NOUAR
Responsable
scientifique
ALIBENYAHIA
Brahim
NOM, Prénom
Algérie
Roumanie
Roumanie
Roumanie
Algérie
Roumanie
Russie
Roumanie
Roumanie
Algérie
Roumanie
Algérie
Algérie
Tunisie
Algérie
Sénégal
Brésil
Brésil
Algérie
Pays
Doctorant
Maître de
Conférences
Professeur
Maître-Assistant
Maître-Assistant
Maître-Assistant
Professeur
École Militaire Polytechnique - Alger
Maître-Assistant
Doctorante
Doctorante
Doctorante
Maître-Assistant
Université Technique Gheorghe Asachi - Iasi Doctorante
Lavrentyev Institute of Hydrodynamics
- Novosibirsk
Université Technique Gheorghe Asachi - Iasi Doctorante
Université de Djelfa
École Supérieure des Sciences et
Techniques - Tunis
Maître-Assistant
EnseignantChercheur
Laboratoire d'Energétique Appliquée École Supérieure Polytechnique de Dakar
Professeur
Professeur
Fonction
Origine
ANNEXE 4
ORIGINE DES RECRUTEMENTS
167
Maîtres de Conférences et Chargés de Recherche
2007
Nom, Prénom
Lieux de la thèse
Post-doc éventuel
ou situation particulière
Thématique de
recherche
Bouby Céline
Laboratoire de Mécanique de
Lille – Lille 1
Post-doc au MSME
(Modélisation et Simulation
Multi-Echelle) – Marne la
Vallée
Mécanique des
matériaux adaptatifs
Collin Anthony
LEMTA (transferts radiatifs)
LEMTA (feux de forêt)
Feux de forêts
Jenny Mathieu
IMFS Strasbourg
Mutation UBO
Hydrodynamique,
fluides complexes
Xu Feina
Institut Européen des
Membranes
CEA Grenoble
Pile à combustible, RMN
Czarnota Christophe
LPMM, Metz
Post-doc au LPMM puis ATER à
l’ENSAM Metz
Comportement des
structures en conditions
extrêmes
Faiz Adil
INSA Lyon - Laboratoire
de Génie Electrique et
Ferroélectricité
2 ATER à l’INSA Lyon puis à
l’Université du Maine
Acoustique
(recherche à l’INRS)
Pereira Antonio
CRPP (Centre de Recherche
Paul Pascal) – Bordeaux 1
Imperial College (UK)
Transferts en réservoirs
naturels
Perrin Jean
Christophe
(Chaire CNRS/INPL)
CEA Grenoble
Stanford University (USA)
Pile à combustible, RMN
Thiebaud Frédéric
Institut FEMTO-ST –
Université de Franche-Comté
ATER à l’ENSMM Besançon
puis PD à l’Institut FEMTO-ST
Mécanique des
matériaux adaptatifs
Acem Zoubir
TREFLE Bordeaux
LEMTA
Feux de forêts
Farge Laurent
Institut Jean Lamour, Nancy
PRAG, EEIGM, Nancy
Rhéologie des
polymères solides
Kiesgen de Richter
Sébastien
Institut de Physique –
Rennes 1
Bytchenkoff Dimitri
École Polytechnique
Fédérale de Lausanne et
École Normale Supérieure
de Paris
LCPC, Marne la Vallée
Milieux poreux, RMN,
IRM
Panfilova Irina
LAEGO-INPL (Nancy),
Institut Gubkin -Moscou
Chercheur contractuel au
LEMTA
Transferts en réservoirs
naturels
2008
2009
2010
2011
Rhéo-physique des
fluides complexes
Professeurs des Universités
Nom, Prénom
Affectation précédente
2007
Nouari Mohammed
ENSAM Bordeaux - LAMEFIP
2008
Delebarre Arnaud
École des Mines de Nantes, GEPEA
2009
André Stéphane
EEIGM, Nancy, LEMTA
Thermomécanique des matériaux
métalliques
Ecoulements diphasiques, lits
fluidisés
Rhéologie des polymères solides
Lacroix David
FST Nancy, LEMTA
Transferts radiatifs
Abel Markus
Institut de Physique et d’Astronomie,
Potsdam, Allemagne
Hydrodynamique multiphasique,
turbulence
Didierjean Sophie
ENSEM, Nancy, LEMTA
Pile à combustible
Rahouadj Rachid
ENSEM, Nancy, LEMTA
Mécanique des matériaux du vivant
2011
168
Thématique de recherche
ANNEXE 4 / ORIGINE DES RECRUTEMENTS
ANNEXE 5
LISTE DES ÉQUIPEMENTS SIGNIFICATIFS
ACQUIS DEPUIS 2007
169
Liste des équipements significatifs acquis depuis 2007
Métrologie pour les solides (139649€)
- Rénovation d’une machine de traction MTS (33928€, 2008)
- Machine de traction-torsion Zwick & Roell (36221€, 2008)
- Mini machine de traction Elexience (69500€, 2009)
Métrologie pour les fluides (607214€)
- Caméra ultra rapide Photron (48650€, 2007)
- Caméra CCD Hamamatsu (24530€, 2007)
- Coupleur de fibre monomode (18370€, 2007)
- Interféromètre Rocksolid (10869€, 2007)
- Microscope longue distance Polytec (10128€, 2007)
- PIV 3D avec plan laser Dantec (40300€, 2007)
- Caméra CCD intensifiée Pimax2 (41600€, 2009)
- Caméra rapide Phantom (59500€, 2009)
- Laser Argon 2060 Beamlock (31667€, 2009)
- Laser continu Nd : Yag (27600€, 2010)
- Plateforme expérimentale “Feux” (294000€, 2011)
Métrologie pour la rhéologie (174500€)
- Rhéomètre Haake-Mars (25000€, 2007)
- Chaîne vélocimétrique Laser Doppler 2D Dantec (80000€, 2009)
- Laser accordable Opton laser (69500€, 2011)
Métrologie thermique (713436€)
- Caméra infrarouge (19970€, 2007)
- Corps noir M330 1700°C (21312€, 2007)
- Corps noir Polytec (15775€, 2007)
- Détecteur LnSb Polytec (17273€, 2007)
- Laser CO2 100W (20000€, 2007)
- Microscope AFM XE100E Fondis (64500€, 2007)
- Corps noir étendu HGH (25000€, 2008)
- Four Haute Température Carbolite (45524€, 2008)
- Mise à jour caméra infrarouge Flir (26861€, 2009)
- Calorimétre DSC III Evo Setaram (47000€, 2010)
- Caméra multispectrale Flir (119985€, 2010)
- Lambdamètre (24300€, 2010)
- Laser impulsionnel 50J polarisé Quantel (115000€, 2010)
- Spectromètre à Transformée de Fourier Bruker (119109€, 2010)
- Spectromètre infrarouge moyen Bruker (31827€, 2010)
Pile à combustible (149540€)
- Micro-chromatographe en phase gazeuse Varian (26174€, 2008)
- Analyseur thermogravimétrique Labsys (35000€, 2009)
- Potentiostat (19996€, 2009)
- Minispec RMN Bruker (68370€, 2011)
Métrologie IRM-RMN (1712188€)
- Mise à jour logiciel IRM Paravision (12119€, 2008)
- Spectromètre RMN 600 Mhz Wide Bore (1283120€, 2009)
- Sondes d’imagerie (20885€, 2010)
- Insert de gradients pour IRM Biospec (60869€, 2011)
- Système d’imagerie 600Mhz WB (335195€, 2011)
170
ANNEXE 4 / LISTE DES ÉQUIPEMENTS SIGNIFICATIFS ACQUIS DEPUIS 2007
ANNEXE 6
IMPLICATION DES PERSONNELS
DU LEMTA DANS LES STRUCTURES
D’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR
171
Implication des personnels du LEMTA
dans les structures d’enseignement supérieur
1. MASTER et Écoles Doctorales
- Le responsable de la mention du MASTER ‘Mécanique, Energie, Procédés, Produits’ (Prof. Pascal Boulet)
- Le responsable du MASTER international ‘Subterranean Reservoirs of Energy ‘ (Prof. Mikhail Panfilov)
- Le Directeur de l’École Doctorale EMMA (Energie, Mécanique, Matériaux) qui compte environ
une centaine de doctorants, depuis le 1er Janvier 2011 (Prof. Denis Maillet).
Par ailleurs, plusieurs enseignants-chercheurs s’impliquent dans les modules scientifiques proposés
par l’École Doctorale.
2. Cycles Ingénieurs
- La responsabilité de la filière mécanique de l’École Nationale Supérieure d’Electricité et de Mécanique
(ENSEM) (Dr. Sophie Didierjean)
- La responsabilité du parcours de troisième année d’ingénieur ‘Fluid Engineering’ de l’ENSEM
(Prof. Mohammed Souhar)
- La responsabilité du parcours de troisième année d’ingénieur ‘Maîtrise des Transferts de Chaleur
et de Masse’ de l’ENSEM (Dr. Sophie Didierjean)
- La création et la responsabilité du parcours de troisième année d’ingénieur ‘Energie’ de l’ENSEM
(Prof. Fabrice Lemoine)
- La direction du département ‘Energie : production et transformation’ de l’École Nationale Supérieure
des Mines de Nancy (ENSMN) (Prof. Emmanuel Plaut)
- La responsabilité du département ‘Génie Energétique, Mécanique, Matériaux, Environnement
et Structures’ de l’École Supérieure des Sciences et Technologies de l’Ingénieur de Nancy (ESSTIN)
(Prof. Benoit Oesterlé)
Par ailleurs, les enseignant-chercheurs du LEMTA sont impliqués dans 5 formations d’ingénieurs
nancéennes (ENSEM, ESSTIN, EEIGM et plus marginalement l’ENSG et l’ENSGSI).
3. Filière Mécanique-Energie de la Faculté des Sciences
et Technologies de l’Université Henri Poincaré
- Le responsable du niveau M1 du Master MEPP (Prof. David Lacroix)
- Le responsable du niveau L3 Mécanique et Energétique (Dr. Olivier Botella)
172
ANNEXE 6 / IMPLICATION DES PERSONNELS DU LEMTA DANS LES STRUCTURES D’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR
ANNEXE 7
HYGIÈNE ET SÉCURITÉ
173
L’Hygiène et la Sécurité au LEMTA
LE CLHS
Le Comité Local d’Hygiène et Sécurité est composé de 16
membres : 11 représentants de l’administration et du personnel dont 2 représentants des équipes du LEMTA situées
à l’ESSTIN et à la Faculté des Sciences et Technologies, les 2
médecins de prévention du CNRS et de l’INPL-UHP ainsi que
les 3 ingénieurs Hygiène et Sécurité du CNRS, de l’INPL et de
l’UHP.
FORMATIONS
L’ACMO a suivi 74 heures de formation et parmi les permanents 17 personnes ont suivi 264 heures de formation dans
différents domaines (risques liés aux gaz, risque incendie,
membre de CHS, habilitation électrique, risques LASER,
contrôles obligatoires, secourisme, etc, …) soit une moyenne
de 20 heures par agent formé.
Chaque année, lors de la journée consacrée à la présentation
du Laboratoire aux nouveaux entrants, une formation à la
sécurité est effectuée avec présentation orale et documents
écrits. Une formation plus pointue est assurée individuellement pour les personnels amenés à travailler sur des bancs
expérimentaux présentant des risques.
CONTRÔLES RÉGLEMENTAIRES
Ceux-ci sont réalisés par des organismes accrédités dans le
domaine :
- APAVE, installations de gaz sous pression : réalisées en
2009 et 2010, ces visites concernaient le réseau d’hydrogène, d’oxygène et d’azote des installations de l’équipe
“Pile à combustible”. L’ensemble des installations a été jugé
conforme, seules des recommandations sur les contrôles
périodiques des flexibles et la demande de la mise en place
d’une vanne d’arrêt pompiers à l’extérieur du bâtiment ont été
formulées, opération effectuée en 2009.
- APAVE, ATEX : suite à cette visite réalisée en 2009, de multiples points à corriger ont été relevés dans le Laboratoire,
soit du fait de mauvaises habitudes, soit par manque de systèmes ou de locaux de stockage, ou encore du fait d’installations ou de bancs expérimentaux non conformes. Un très gros
effort a été entrepris, avec l’achat d’armoires de sécurité, de
réfrigérateurs ATEX, et surtout de la part du personnel pour
mettre en ordre systématiquement ses espaces de travail.
Une nouvelle visite est programmée au premier semestre
2011.
- Installations de sécurité gaz pour les piles à combustible : les détecteurs et les centrales de gaz sont contrôlés
annuellement.
- Installations électriques : c’est l’INPL qui se charge du
contrôle annuel et corrige les défauts mentionnés dans le
document unique ou signalés par le LEMTA.
INSPECTIONS ET VISITES
La dernière visite de sécurité a eu lieu le 24 mars 2009,
avec la participation de la Direction du LEMTA, de l’ACMO,
d’un membre du CLHS et du CHS de la Délégation Régionale
du CNRS, du médecin de prévention du CNRS, de l’infirmière
de l’INPL et des Ingénieurs Hygiène et Sécurité du CNRS et
de l’INPL. Le rapport a ensuite été analysé en CLHS pour
faire appliquer au sein de l’Unité les observations et les
recommandations.
174
DOCUMENT UNIQUE D’ÉVALUATION DES RISQUES
Le document unique est mis à jour annuellement puis transmis à l’INPL et au CNRS. Le LEMTA participe également à la
mise à jour du document unique concernant les locaux de
son équipe située sur le site de la Faculté des Sciences et
Technologies.
MISES AUX NORMES RÉALISÉES
- Produits chimiques : le LEMTA dispose maintenant de deux
armoires coupe feu pour produits chimiques.
- Réfrigérateurs : afin d’éviter les mélanges, un réfrigérateur
congélateur a été acheté pour la cafétéria, et plusieurs réfrigérateurs anti déflagrants pour les salles expérimentales.
- Machine à circuits imprimés : le dispositif utilisant du perchlorure de fer a été installé sous une hotte reliée à un extracteur d’air.
- Lasers : c’est un des risques les plus importants du
Laboratoire. Plusieurs lasers ont été équipés d’écrans sur les
appareils eux-mêmes et de rideaux mobiles pour protéger
les personnels extérieurs. Chaque laser dispose de lunettes
de réglage et de travail adaptées pour les manipulateurs.
Un voyant extérieur couplé à la mise sous tension du laser
signale son fonctionnement dans les couloirs aux autres
personnels.
- Laboratoire de chimie : le local est équipé d’une hotte aspirante avec évacuation en toiture ; il est équipé aussi de laveœil (douche et spray), d’un réfrigérateur antidéflagrant, de
bidons collecteurs par familles de produits chimiques, d’une
trousse de premier secours, de poubelles réglementaires, de
gants, blouses, lunettes, avec la signalétique appropriée.
- Enlèvement en 2009 et 2010 lié à l’arrêt des expériences
correspondantes de 2 sources radioactives (césium et américium) par des organismes agréés; il n’y a plus de sources
radioactives au LEMTA.
- Construction d’une nouvelle salle dédiée aux expérimentations utilisant des lasers avec possibilité de piégeage des
polluants à la source pour les expériences de combustion
diphasiques.
PRÉVENTION
L’ACMO est consulté préventivement avant le démarrage de
nouvelles installations pouvant engendrer des risques et lors
de la construction ou de la modification de locaux. Pour faciliter ce travail des outils ont été mis en place :
- Fiches projets : ces fiches ont été validées par le CLHS et
le Conseil de Laboratoire. Elles permettent de définir très
en amont d’un projet, son contour technique avec tous les
aspects induits en hygiène et sécurité, et donc de prévoir à
l’avance les travaux et les finances à engager en plus de l’aspect strictement scientifique. Elles sont cosignées par le responsable du projet, la Direction et l’ACMO.
- Fiches de sécurité : ces fiches ont également été validées
par le CLHS et le Conseil de Laboratoire. Fixées au niveau
de chaque banc expérimental, elles informent les personnes
extérieures au projet des procédures d’arrêt d’urgence à exécuter en cas d’incident.
- Communication : une rubrique “Sécurité” existe sur l’Intranet du Laboratoire ; un tableau d’affichage et un espace de
présentation dans la salle café sont accessibles par tous.
ANNEXE 7 / L’HYGIÈNE ET LA SÉCURITÉ AU LEMTA
BUDGET
Il n’y a pas de budget spécifique alloué à l’Hygiène et
la Sécurité ; les dépenses d’intérêt commun, comme les
armoires pour produits chimiques, les travaux généraux de
mise en conformité ou les systèmes de protection collectifs
sont imputés sur le poste “Aménagement des locaux” du
budget commun du Laboratoire. Grâce aux fiches projets, les
systèmes de sécurité très spécifiques à une activité peuvent
être budgétés directement au niveau du projet de recherche.
A titre indicatif les dépenses directement liées à la sécurité
pour la mise aux normes de nos bancs expérimentaux peuvent être estimées à 50 k€ sur 4 ans.
ACCIDENTS RÉPERTORIÉS
Sur la période, 2 incidents concernant des doctorants ont été
consignés : une coupure à la main gauche suite au bris d’un
tube en verre a nécessité des points de suture (2008) et des
projections d’hexanol sur le visage ont entraîné des brulures
sans gravité (2009).
ANNEXE 7 / L’HYGIÈNE ET LA SÉCURITÉ AU LEMTA
175
176 ANNEXE 8
FORMATION PERMANENTE
177
La Formation des personnels au LEMTA
BILAN
Du 1er janvier 2007 au 31 décembre 2010, les personnels du
LEMTA ont bénéficié de 2123 heures de formation pour 62
actions différentes. Durant cette période, 47 personnes ont
suivi une formation, ce qui correspond en moyenne à 20 personnes distinctes qui suivent une formation chaque année.
MÉTHODOLOGIE
Le correspondant formation du Laboratoire invite annuellement par courrier électronique chaque membre, chercheur,
doctorant, personnel technique et administratif à exprimer
ses besoins en matière de formation pour l’année à venir.
Les informations recueillies, complétées par les besoins en
formation exprimés ou conseillés lors des entretiens annuels
d’activité des personnels ITA ou IATOS sont analysées par
le Conseil de Direction, qui peut demander également la
mise en place de formations stratégiques pour l’Unité (par
exemple, demande en 2010 d’une formation à la gestion de
projet à destination des responsables d’opérations scientifiques et/ou de plateformes expérimentales).
Le correspondant formation rédige alors le Plan de
Formation de l’Unité (PFU) qui sera présenté au Conseil de
Laboratoire où seront décidées les priorités des différentes
formations demandées. Le PFU approuvé est alors transmis
aux services de formation de la Délégation Régionale du
CNRS et des Universités de tutelle. Dans la plupart des cas,
les demandes de participation des chercheurs à des Écoles
Thématiques ne figurent pas dans le PFU ; leur financement
étant du ressort des Groupes de Recherche, elles apparaissent dans le budget prévisionnel du Laboratoire.
La majorité des demandes exprimées chaque année
trouve sa concrétisation, soit dans des actions génériques proposées par le service formation de la Délégation
Régionale, actions de plus en plus mutualisées avec les
Universités comme l’hygiène et la sécurité ou les habilitations
électriques, soit dans la mise en place de stages spécifiques
adaptés aux besoins du Laboratoire, avec éventuellement
participation financière de celui-ci. Les achats de nouveaux
équipements scientifiques sont souvent accompagnés d’un
stage de formation à leur utilisation, négocié au moment de
l’achat et assuré par le fournisseur au moment de l’installation ; ces formations ne figurent pas dans le bilan ci-après.
Fig. 1 : Répartition des heures de formation suivant le statut des personnes
entre le 01/012007 et le 31/12/2010
Le volume horaire des chercheurs permanents est comparable à celui des personnels ITA ou IATOS, mais la proportion
de personnes formées dans chaque population est différente.
Ainsi, chaque personnel, ingénieur, technicien ou administratif a suivi au moins une formation sur les 4 ans ; par
contre pour les chercheurs ou enseignants chercheurs, seuls
18 d’entre eux ont suivi au moins une formation, soit de type
traditionnel (hygiène et sécurité par exemple), soit surtout
au travers d’Écoles Thématiques, qui concentrent le volume
horaire.
ANALYSE ET ÉVOLUTION
Le Tableau 1 regroupe les informations sur les types de formation. Pour simplifier l’analyse, les formations ont été regroupées en
6 axes, qui recoupent pour la majorité d’entre eux les orientations du plan régional de formation de la Délégation Centre-Est. Le
nombre de formations indiqué comptabilise des formations différentes ; par exemple, le stage “Habilitation électrique” qui a eu
lieu plusieurs fois en 4 ans n’est compté qu’une seule fois.
Nbre d’heures
Nbre de formations
différentes
Nbre de personnes
formées différentes
Écoles thématiques
564
7
11
Gestion financière et comptable
366
13
12
Hygiène et Sécurité
338
18
20
Formations “Métiers”
250
11
9
Formations institutionnelles
220
4
4
Langues
212
5
4
Management - Gestion de projets
173
4
10
Tableau 1 : Statistiques par types de formation
178
ANNEXE 8 / LA FORMATION DES PERSONNELS AU LEMTA
Les Écoles thématiques durent en moyenne 5 jours et présentent donc un volume horaire important par participant. On
peut citer entre autres : l’École de Printemps de Mécanique
des Fluides Numérique, l’École thématique franco-brésilienne METTI IV “Thermal measurements and inverse techniques” (2009), l’École de Calorimétrie (2009), l’École d’Automne de Vélocimétrie et Granulométrie Laser en Mécanique
des Fluides (5 personnes en 2009).
FORMATIONS DISPENSÉES PAR LES PERSONNELS DE
L’UNITÉ
Les formations en gestion financière et comptable regroupent entre autres des stages sur la réglementation financière, la gestion des contrats, les formations XLAB ou SIFAC.
L’augmentation du nombre d’heures dans ce domaine en
2010 correspond au changement de logiciel comptable de
nos Universités de tutelle (passage de NABUCO à SIFAC).
- Organisation dans les locaux du LEMTA du stage CNRS sur
la sensibilisation aux risques laser avec visite des installations, 2007.
Les formations en Hygiène et Sécurité présentent un maximum en 2007-2008, concomitant à la mise en place d’un
Comité Local Hygiène et Sécurité au LEMTA. On retrouve les
formations traditionnelles (membres CHS, sécurité incendie,
habilitation électrique), mais aussi des stages plus spécifiques aux activités de recherche du Laboratoire comme la
sensibilisation aux risques laser ou la manipulation des gaz.
Les formations “Métiers” concernent essentiellement les personnels Ingénieurs ou Techniciens ; ce sont des formations liées
à leur Branche d’Activité Professionnelle comme les stages
Labview, Solidworks, le contexte juridique du métier d’Administrateur Système et Réseaux, ainsi que des stages organisés
par les réseaux “métiers” (électroniciens, mécaniciens), …
Les formations institutionnelles regroupent les journées CNRS
pour les nouveaux entrants organisées par le CNRS, l’Institut
INSIS et la Délégation ainsi que la formation du Directeur du
Laboratoire (150 heures).
Formations internes :
-Présentation du Laboratoire, Hygiène et Sécurité,
Informatique, par le Directeur, le Directeur-Adjoint, la
Secrétaire Générale et l’ACMO, à destination des nouveaux
arrivants, depuis 2009.
Formations externes :
- Participation régulière de chercheurs en tant qu’acteurs de
la formation dans des Écoles thématiques ; le chercheur y est
souvent à la fois stagiaire et conférencier ou animateur d’ateliers, comme par exemple dans le cadre de l’École scientifique organisée par le GDR “Thermique des nanosystèmes et
nanomatériaux” en 2008, l’École thématique sur “Les changements de phases solide-liquide-vapeur, fondements et
applications” en 2009 ou l’École d’Automne de Vélocimétrie
et Granulométrie laser, …
- Participations ponctuelles de chercheurs à diverses formations proposées par des organismes publics ou privés
avec par exemple un cours sur les écoulements diphasiques
à l’Institut pour la Promotion des Sciences de l’Ingénieur au
CETIM en 2007 ou l’organisation d’un atelier thématique
CNRS “Hydrodynamique et biofilms” à Nancy par le LEMTA
et le LCPME.
- Formation XLAB : la Secrétaire Générale du Laboratoire a
été formatrice de 1998 à 2008.
Les formations en Langues ont concerné peu de personnes,
mais ont été très spécialisées : English Hours, présentations
de résultats scientifiques en anglais, …
Les formations “Management - Gestion de projet” se sont développées à partir de 2009. Elles regroupent des stages comme
“Management de projets”, “Accompagnement au management d’équipes”, “Accompagner et encadrer les doctorants”.
Elles résultent d’une volonté de la Direction du Laboratoire de
rendre plus professionnelles les actions de ses responsables
scientifiques ou opérationnels. Cette volonté perdure en 2011
avec la mise en place d’une formation spécifique en management stratégique organisée par le service de formation de
la Délégation Régionale Centre-Est en collaboration avec les
Universités, à destination des responsables scientifiques.
Fig. 2 : Evolution entre 2007 et 2010 du volume horaire pour chaque type de
formation
ANNEXE 8 / LA FORMATION DES PERSONNELS AU LEMTA
179
ANNEXE 9
SÉMINAIRES
181
ANNÉE 2007
11 janvier 2007
Paulo MENDES (Professeur, PEC University, DEM, Rio de Janeiro - Brésil)
Fluid mechanics of viscoplastic liquids : scaling and rheological characterization.
18 janvier 2007
Jolanta LEWANDOWSKA (Maître de Conférences, Université Joseph Fourier, Laboratoire 3S)
Milieux à double porosité : expérimentations et modélisations.
1er février 2007
Cécile LEMAITRE (Chercheur post-doctorante au LEMTA)
Dynamique d’un film d’eau de pluie sur un hauban de pont soumis au vent.
14 février 2007
Denis RUDENKO (Senior Research Scientist, PhD, Reservoir Physics Group, SCHLUMBERGER Moscow Research Center - Russie)
Présentation des activités du Centre de Recherche.
Mécanique des fluides complexes dans les milieux poreux.
Denis KLIMOV (Research Contractor, Reservoir Physics Group, SCHLUMBERGER Moscow Research Center - Russie)
Modélisation numérique des écoulements en réservoirs.
15 février 2007
Cameron TROPEA et Ilia ROISMAN (Professeur et Chercheur à l’Université Technologique de Darmstadt - Allemagne et à l’Institut de Mécanique des Fluides et d’Aérodynamique)
Current challenges in spray research.
15 mars 2007
Neil RIBE (Chercheur à l’IPGP)
Liquid Rope Coiling.
22 mars 2007
Damien BIAU (Chercheur post-doctorant, Département de Génie Environnemental, Université de Gênes - Italie)
Modélisation des stries dans un écoulement cisaillé laminaire et étude de leur lien avec la transition.
10 mai 2007
Luc PASTUR (Maître de Conférences, Université Paris-Sud, Chercheur au LIMSI)
Écoulements en cavité : phénoménologie et structures cohérentes.
24 mai 2007
André LALLEMAND (Professeur Emérite, INSA de Lyon, Chercheur au CETHIL)
Thermodynamique et rendements des machines de conversion thermo-mécanique. Energie et exergie.
31 mai 2007
Denis FUNFSCHILLING (Chargé de Recherche CNRS – LSGC)
Convection de Rayleigh-Bénard en régime turbulent.
14 juin 2007
Christian WAGNER (Professeur, Universität der Saarlandes, Equipe “Pattern formation and flow dynamics of complex liquids”
- Allemagne)
Molecular properties in viscoelastic flow.
28 juin 2007
Bernard LEGRAS (Directeur de Recherche CNRS – LMD)
Transport et mélange dans la stratosphère : le rôle des études lagrangiennes.
11 octobre 2007
Klaus-Dieter KREUER (Chercheur, Max Planck Institüt, Stuttgart - Allemagne)
Exploring the limits of sulfonic acid based ionomers : from fundamental considerations to new
membrane materials for PEM fuel cells.
18 octobre 2007
Serguei DROZDOV (Chercheur, Central Aerohydrodynamic Institute, Moscou - Russie)
Quasi-periodic solutions of the Navier-Stokes equations induced by quaziperiodic shape of 2D flow
region boundaries.
182
ANNEXE 9 / SEMINAIRES DU LEMTA
25 octobre 2007
Blandine GUESLIN (Post-Doctorante, Institut de Physique du Globe de Paris)
Sédimentation de particules dans un fluide thixotrope à seuil.
29 novembre 2007
Alessandro BOTTARO (Professeur, Université de Gênes - Italie)
Aerodynamics – Transition to turbulence.
ANNÉE 2008
10 janvier 2008
Guy RAGUIN (Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Biomedical Imaging Research Center, Michigan
State University – USA)
MRI Data processing and protocol optimization using biophysical transport modelling.
17 janvier 2008
Jacques ROZIERE (Professeur, Université de Montpellier, Directeur du Laboratoire Agrégats, Interfaces et Matériaux pour
l’Energie, Institut Charles Gerhardt).
Membranes pour pile à combustible “hautes températures”.
24 janvier 2008
Marco MARENGO (Professeur, Università degli Studi di Bergamo - Italie)
Drop impact onto solid surfaces.
30 janvier 2008
François CHARRU (Professeur, Université Paul Sabatier, Chercheur à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse)
Propagation de dunes granulaires dans un canal.
31 janvier 2008
Daniel QUEMADA (Professeur, Université Denis Diderot – Paris 7, Chercheur au Laboratoire de Matière et Systèmes Complexes).
Une tentative de modélisation rhéologique structurelle des écoulements à bandes de cisaillement.
6 mars 2008
Paméla FAURE (Chercheur au Laboratoire des Matériaux et des Structures du Génie Civil – LCPC – ENPC)
Étude de matériaux cimentaires par IRM (SPI et relaxation T1).
20 mars 2008
Teodor BURGHELEA (Post-Doctorant, Université of British Columbia, Vancouver – Canada)
The solid-fluid transition in a physical gel.
27 mars 2008
Saber BEN ABDESSALEM (Maître de Conférences à l’École Nationale d’Ingénieurs de Monastir - Tunisie).
Comportement mécanique de structures textiles à applications médicales.
3 avril 2008
Mikhael GOROKHOVSKI (Professeur, École Centrale de Lyon, Chercheur au Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique).
Modèles de type LES/spray à grands nombres de Reynolds et de Weber.
22 mai 2008
Marius TUCSNAK (Professeur, Université Henri Poincaré, Chercheur à l’Institut de Mathématiques Elie Cartan)
Une méthode à maillage pour les interactions fluide-structure.
19 juin 2008
Christophe CLANET (Chercheur au Laboratoire d’Hydrodynamique, LadHyX, École Polytechnique).
Torpilles et ricochets.
26 juin 2008
Gelu PASA (Professeur, Université de Bucarest – Roumanie)
Stability of fluid displacement in Hele-Shaw flow. Effect of pre-existing surfactant layers.
3 juillet 2008
Fabien CANDELIER (Maître de Conférences, École des Mines de Nantes).
Expressin de la force qui s’exerce sur une particule qui se déplace arbitrairement dans un fluide enrotation solide, à faibles
nombres de Reynolds et de Taylor.
183
10 juillet 2008
Fernando MORAES (Chercheur, Département de Physique, Universidade Federal da Paraiba – Bresil).
On the analogy of disclinations and cosmic strings.
25 septembre 2008
Anahita ABADPOUR (Doctorante au LEMTA)
Asymptotic analysis of the Riemann problem of multiphase compositional flow in porous media with applications to underground reservoirs.
23 octobre 2008
Mathieu JENNY (Maître de Conférences, Université de Bretagne Occidentale, en détachement au LEMTA)
Méthode ALE appliquée aux écoulements de film liquide.
30 octobre 2008
Philippe LEROY (Ingénieur de Recherche, BRGM Orléans)
Transport ionique dans les argiles. Influence de la microstructure et des effets d’interface. Application aux argilites du site de
Bure.
6 novembre 2008
Qi Chang He (Université Paris-Est Marne-la-Vallée, Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi-Echelle).
Closed-form solutions for conforming unilateral contact problems arising from tempered glass structures.
13 novembre 2008
Ian FRIGAARD (Professeur, University of British Columbia, Department of Mathematics & Mechanical Engineering, Vancouveur
- Canada).
Visco-plastic fluid displacements in horizontal narrow eccentric annuli : stratification and travelling wave solutions.
ANNÉE 2009
5 février 2009
Jan DUSEK (Professeur, Université de Strasbourg, Chercheur à l’IMFS)
Réceptivité d’écoulements linéairement stables aux perturbations stochastiques.
26 mars 2009
Ivalo MLADENOV (Professeur, Academy of Sciences, Sofia - Bulgarie)
Ballouns, domes and geometry.
7 mai 2009
Jean-Marc SIMON (Maître de Conférences, Université de Bourgogne, Chercheur à l’Institut Carnot de Bourgogne, Equipe
Adsorption sur solides poreux)
Thermodynamique et dynamique aux interfaces. Qu’est-ce qu’une approche microscopique peut nous apprendre ?
20 mai 2009
Yohann DUGUET (Chercheur au KTH “Kungliga Teckniska Högskolan” Mechanics, Stockholm - Suède)
Modélisation de la transition vers la turbulence dans des écoulements en tuyau.
28 mai 2009
Jean-Christophe PERRIN (Chercheur au Department of Energy Resources Engineering, Stanford University - USA)
Dynamique multi-échelles de l’eau d’hydratation dans les membranes ionomères utilisées en pile à combustible.
26 novembre 2009
Martin SAUER (Chercheur au Fraunhofer Institute, Freiburg - Allemagne)
Numerical simulation at the Fraunhofer Institute for speed dynamics.
11 décembre 2009
Júlio César PASSOS (Associate Professor, Département de Génie Mécanique, Université Fédérale de Santa Catarina - Brésil)
Recherches en ébullition, condensation et écoulements diphasiques eau-air au LEPTEN-UFSC – Brésil.
17 décembre 2009
Christian WAGNER (Professeur, Chercheur au Département de Physique, Université de Saarbruck - Allemagne)
Blistering pattern and formation of nano-fibers in capillary thinning of polymer solutions.
184
ANNÉE 2010
28 janvier 2010
Benjamin HAGEGE (Maître de Conférences, Laboratoire Roberval, Université de Technologie de Compiègne)
Modèles continus “non-orthogonaux” pour la modélisation des milieux anisotropes en grandes transformations.
11 février 2010
Jean-Louis AURIAULT (Professeur, Laboratoire Sols, Solides, Structures, UJF – INPG)
Milieux hétérogènes : existe-t-il un continu équivalent ?
18 février 2010
Gheorghe POPESCU (Professeur, Chaire de Thermotechnique, Machines Thermiques et Frigorifiques, Faculté d’Ingénierie de
Mécanique et de Mécatronique, Université Polytechnique de Bucarest – Roumanie).
Analyse thermodynamique théorique et expérimentale sur l’utilisation des HCs type C3 et C4, pures et en mélange, comme
éco-réfrigérants.
25 février 2010
Jean-Claude ANDRE (Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes – CNRS)
Techno-sciences et Société : pour une recherche socialement responsable.
11 mars 2010
Séminaire double sur le thème “Comportement hydrodynamique de gaz dans les stockages souterrains”.
André BURNOL (Chercheur au BRGM – Bureau de Recherche Géologique et Minière, Service Environnement et Procédés)
Transfert de l’hydrogène autour d’une alvéole de déchets radioactifs (MAVL) : différentes méthodes avec le code Tough2 pour
représenter l’écoulement diphasique dans une zone fracturée (EDZ).
Pascal AUDIGANE (Chercheur au BRGM – Bureau de Recherche Géologique et Minière, Service Eau)
Modeling of CO2 injection into a methane gas reservoir at the K12-B field, North Sea.
17 mars 2010
Christophe BEHAR (Directeur de l’Energie Nucléaire au CEA)
Energie et centrales nucléaires : de la troisième à la quatrième génération.
18 mars 2010
Serge BESSE (Ingénieur R&D, HELION HYDROGEN POWER – Groupe AREVA)
La production d’hydrogène par électrolyse : Quel avenir dans le mix énergétique des prochaines décennies ?
1er avril 2010
Thierry BROUSSE (Directeur du Laboratoire de Génie des Matériaux et Procédés Associés, Polytech Nantes, Professeur à l’Université de Nantes)
Progrès récents dans les supercondensateurs à base de carbone et d’oxydes métalliques.
15 avril 2010
Ian FRIGAARD (Professeur, University of British Columbia, Department of Mathematics & Mechanical Engineering, Vancouver
- Canada)
Visco-plastic lubrication of Newtonian and visco-elastic fluids.
20 mai 2010
François SCHMITT (Directeur de Recherche CNRS, Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences, Vimereux).
Cascades multiplicatives en turbulence. Application aux couplages plancton-turbulence en océanologie.
9 septembre 2010
Alvaro MESEGUER (Associate Professor, Department of Applied Physics, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelon
- Espagne).
Recent results in the study of transition to turbulence in pipe flow.
7 octobre 2010
Mario MARCHETTI (Chargé de Recherche, Equipe de Recherche “Exploitation de la route en situation météorologique dégradée”, CETE de l’Est, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées, Nancy)
Impact environnemental des infrastructures : des propriétés thermo-optiques à la spectroscopie Raman.
4 novembre 2010
Tara LA FORCE (Lecturer, Imperial College, London - UK)
Reducing greenhouse gas emissions : geological storage of CO2.
185
2 décembre 2010
Holger SCHWAAB, Marc KAMLAH (Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Materials Research II, Karlsruhe - Allemagne)
Ferroelectric materials : experimental investigation and modelling of constitutive properties.
ANNÉE 2011
6 janvier 2011
Sébastien KIESGEN DE RICHTER (Maître de Conférences, Université Henri Poincaré, Chercheur au LEMTA)
Comportement d’un milieu granulaire sous sollicitations mécaniques : relaxation et organisation des réarrangements.
20 janvier 2011
Laurent FARGE (Maître de Conférences, Université Henri Poincaré, Chercheur au LEMTA)
Mesures de champs de déplacement : applications à l’étude du comportement mécanique de matériaux stratifiés.
10 février 2011
François LUSSEYRAN (Chargé de Recherche CNRS, Chercheur au Laboratoire d’Informatique pour la Mécanique et les Sciences
de l’Ingénieur – LIMSI, Orsay)
Investigation modale d’un écoulement instationnaire : application à l’écoulement en cavité ouverte.
10 mars 2011
Thibault LEMAIRE (Maître de Conférences, Université Paris-Est-Créteil, Chercheur au Laboratoire de Modélisation et Simulation
Multi-Echelle – MSME, Marne la Vallée).
Rôle des phénomènes électro-chimiques dans le comportement des tissus osseux.
17 mars 2011
Lounès TADRIST (Professeur, Université Provence Aix-Marseille 1, Chercheur à l’Institut Universitaire des Systèmes Thermiques
Industriels – IUSTI, Marseille)
Evaporation de goutte posée sur une surface rigide. Etude expérimentale et modélisation.
24 mars 2011
Marian CHATENET (LEPMI Grenoble)
Dégradation des couches actives de PEMFC à base de nanoparticules de Pt ou PtCo supportées sur carbone de grande aire
spécifique.
21 avril 2011
Joël DUCOURNEAU (Maître de Conférences, HDR, Université Henri Poincaré, Chercheur au LEMTA).
Caractérisation acoustique in situ des parois dans les locaux industriels.
19 mai 2011
Laurent ORGEAS (Chargé de Recherche CNRS, Chercheur au Laboratoire Sols, Solides, Structures, Risques – 3S-R, Saint Martin
d’Hères)
Rhéologie de suspensions concentrées de mèches de fibres : microstructures et micromécanique des contacts mèche-mèche.
9 juin 2011
Alexei CHEVIAKOV (Chercheur au Department of Mathematics and Statistics, University of Saskatchewan, Canada)
Direct method of construction of conservation laws for nonlinear models, its relation with Noether’s theorem, applications and
symbolic software.
16 juin 2011
Daniel FUSTER (Chargé de Recherche CNRS, Chercheur à l’Institut Jean le Rond d’Alembert, Paris).
Mustiscale simulations of droplets and bubbles using Gerris.
186
187
Glossaire
ACMO ................ Agent Chargé de la Mise en Œuvre des règles d’hygiène et de Sécurité.
ADEME .............. Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie
AERES ............... Agence d’Evaluation de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur
AFVL.................. Association Francophone de Vélocimétrie Laser
AMF ................... Alliage à Mémoire de Forme
ANCRE .............. Alliance Nationale de Coordination de la Recherche pour l’Energie
ANR ................... Agence Nationale de la Recherche
ATER.................. Attaché Temporaire d’Enseignement et de Recherche
ATEX.................. Atmosphères Explosives
CEA ................... Commissariat à l’Energie Atomique
CEREN .............. Centre d’Etudes et de Recherche sur l’Energie
CETHIL .............. Centre de Thermique de Lyon
CIFRE ................ Convention Industrielle de Formation par la Recherche
CLHS ................. Comité Local Hygiène et Sécurité
CNPP ................. Centre National de Prévention et de Protection
CNU ................... Conseil National des Universités
CORIA ............... Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie
CPER ................ Contrat de Plan État-Région
CRM2 ................ Laboratoire Cristallographie, Résonance Magnétique et Modélisations.
CSTB.................. Centre Scientifique et Technique du Bâtiment
DNS ................... Direct Numerical Simulation
EEIGM ............... Ecole Européenne d’Ingénieurs en Génie des Matériaux
EMMA................ Ecole Doctorale Energie Mécanique et Matériaux
ENSAM .............. Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers
ENSEM .............. Ecole Nationale Supérieure d’Electricité et de Mécanique
ENSG ................. Ecole Nationale Supérieure de Géologie
ENSIC ................ Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques
EPIC .................. Etablissement Public à caractère Industriel et Commercial
ESSTIN .............. Ecole Supérieure des Sciences et Technologies de l’Ingénieur de Nancy
ETPR .................. Equivalent Temps Plein Recherche
FEDER ............... Fonds Européen de Développement Régional
FEMTO............... Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique
FTIR ................... Fourier Transform InfraRed (spectromètre)
GREEN .............. Groupe de Recherche en Electrotechnique et Electronique
GREMI ............... Groupe de Recherches sur l’Energétique des Milieux Ionisés
GRESPI .............. Groupe de Recherche en Sciences pour l’Ingénieur
HDR ................... Habilitation à Diriger les Recherches
ICEEL................. Institut Carnot Energie et Environnement en Lorraine
IJL ..................... Institut Jean Lamour
IMFT .................. Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse
INIST ................. Institut de l’Information Scientifique et Technique
INPL .................. Institut National Polytechnique de Lorraine
INRIA ................ Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique
INRS .................. Institut National de Recherche et de Sécurité
InSIC ................. Institut Supérieur d’Ingénierie de la Conception
INSIS ................. Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes
IRM .................... Imagerie par Résonnance Magnétique
IRSN .................. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
ITA ..................... Ingénieurs, Techniciens, Administratifs
IUSTI ................. Institut Universitaire des Systèmes Thermiques Industriels
188
GLOSSAIRE
LAMEFIP ........... Laboratoire Matériaux Endommagement Fiabilité et Ingénierie des Procédés
LBMS ................. Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes
LCPM ................. Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire
LEM ................... Laboratoire Environnement et Minéralurgie
LEM3 ................. Laboratoire d’Etude des Microstructures et Mécanique des Matériaux
LEPMI ................ Laboratoire d’Electrochimie et de Physicochimie des Matériaux et des Interfaces
LISMMA ............ Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Mécaniques et des Matériaux
LMPP ................. Laboratoire de Modélisation pour la Prévention de la Pollution
LPMD ................. Laboratoire de Physique des Milieux Denses
LPPIA ................ Laboratoire Physiopathologie, Pharmacologie et Ingénierie Articulaires
LPS .................... Laboratoire de Physique des Solides
LRGP ................. Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
MESR ................. Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche
ONERA .............. Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales
ONERA/DMAE.. Département Modèles pour l’Aérodynamique et l’Energétique
ONERA/DMPH . Département Mesures Physiques
PCT .................... Patent Cooperation Treaty (brevets)
PEMFC............... Proton Exchange Membrane Fuel Cell
PFU .................... Plan de Formation de l’Unité
PIE ..................... Programme Interdisciplinaire Energie
PIV ..................... Particule Image Velocimetry
PRAG ................. Professeur Agrégé de l’enseignement du second degré
PRISME ............. Institut Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique, Energétique
PUPH ................. Professeur des Universités – Praticien Hospitalier
REVELOR .......... Réseau Verrier Lorrain
RMN .................. Résonance Magnétique Nucléaire
SAENES ............ Secrétaire, Administratif de l’Education Nationale et de l’Enseignement Supérieur
SAXS ................. Small Angle X-ray Scattering
SFT .................... Société Française de Thermique
SPE .................... Laboratoire Sciences Pour l’Environnement
SRSMC .............. Laboratoire Structure et Réactivité des Systèmes Moléculaires Complexes
TREFLE .............. Laboratoire Transferts Écoulements Fluides Énergétique
UHP ................... Université Henri Poincaré
UMAP ................ Unité Mixte Acoustique des Parois
GLOSSAIRE
189
Laboratoire d'Énergétique et de Mécanique
Théorique et Appliquée
École nationale supérieure d'électricité et de mécanique ENSEM-INPL
2 avenue de la Forêt de Haye
BP 160 / F-54504 Vandœuvre lès Nancy
t. +33 (0)3 83 59 55 52 / f. +33 (0)3 83 59 55 51

Rapport d`activité 2011 du Laboratoire - Lemta

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