Offre de stage : Simulation numérique de l’atténuation des effets d’une explosion par une mousse aqueuse
Inria
Pau, Pyrénées-Atlantiques
Offre de stage : Simulation numérique de l’atténuation des effets d’une explosion par une mousse aqueuse
Type de contrat : Stage
Niveau de diplôme exigé : Bac + 5 ou équivalent
Fonction : Stagiaire de la recherche
Contexte et atouts du poste
Le stage se déroulera à l’UPPA (Université de Pau et des Pays de l’Adour) ou à l’IUSTI (Université d’Aix Marseille) pour une durée de 5 à 6 mois.
Contacts :
Kevin Schmidmayer : [email protected]
Fabien Petitpas : [email protected]
Eric Daniel : [email protected]
Mots-clés: Écoulements multiphasiques, simulation.
Sujet détaillé :
Le sujet de stage porte sur la simulation numérique de l’atténuation des effets d’une explosion (détonation dans un matériau hétérogène) par une mousse aqueuse.
Des études ont montré (Del Prete et al. 2013, Ballanger 2015) que le confinement d’un explosif par des mousses aqueuses sèches est à même de limiter les effets destructeurs de la détonation en termes d’ondes de choc et d’ondes de souffle. Plus récemment, l’utilisation de mousse a également permis de mettre en évidence la possible capture de particules micro et millimétriques (Mikart 2020). Des analyses plus précises de l’impact du confinement le ralentissement voire la capture de particules nécessitent le recours à la simulation numérique du phénomène.
Les outils numériques développés doivent prendre en compte différents aspects physiques pour rendre compte à la fois du phénomène de détonation et transport de particules (jusqu’à une possible capture) par la mousse aqueuse. Les problématiques sont variées :
- Compressibilité des phases.
- Calcul de la propagation des ondes de chocs et des ondes de détonation au sein de matériaux hétérogènes (mélanges de solides, gazeux, etc.) (Petitpas et al. 2009).
- Les écoulements étant multi-vitesses durant la phase d’interaction entre particules et mousse aqueuse, une modélisation en déséquilibre de vitesse est nécessaire.
- Fragmentation pour le solide et la mousse.
L’outil de calcul ECOGEN (Schmidmayer et al. 2020), développé conjointement par Aix-Marseille Université (IUSTI) et l’Inria Bordeaux (LMAP) s’avère suffisamment évolutif pour réaliser à terme des simulations numériques complexes sur cette problématique. ECOGEN a déjà fait ses preuves dans de nombreux domaines dont le spatial (Cazé et al. 2023), la défense (Marty et al. 2019), l’aéronautique (Dorschner et al. 2020, Biasiori-Poulanges & Schmidmayer 2023) ou encore dans le domaine de la santé (Pishchalnikov et al. 2019). Un des points cruciaux des évolutions à venir concerne la prise en compte du déséquilibre de vitesse.
Ballanger F. (2015) Confinement de la détonation d’un objet explosif par mousse aqueuse sèche. Etude expérimentale et numérique. PhD thesis. ISAE-ENSMA.
Biasiori-Poulanges, L., Schmidmayer, K. (2023). A phenomenological analysis of droplet shock-induced cavitation using a multiphase modelling approach. Physics of Fluids, 35 (1), 013312.
Cazé, J., Petitpas, F., Daniel, E., Queguineur, M., Le Martelot, S. (2023). Modeling and simulation of the cavitation phenomenon in space-engine turbopumps. Journal of Computational Physics, under revision.
Del Prete, E., Chinnayya, A., Domergue, L., Hadjadj, A., & Haas, J. F. (2013). Blast wave mitigation by dry aqueous foams. Shock waves, 23(1), 39-53.
Dorschner, B., Biasiori-Poulanges, L., Schmidmayer, K., El-Rabii, H., Colonius, T. (2020). On the formation and recurrent shedding of ligaments in droplet aerobreakup. Journal of Fluid Mechanics, 904, A20.
Marty, A., Daniel, E., Massoni, J., Biamino, L., Houas, L., Leriche, D., Jourdan, G. (2019). Experimental and numerical investigations of shock wave propagation through a bifurcation. Shock Waves, 29, 285-296.
Mikart, M. (2019). Capture, par mousse aqueuse, de particules micrométriques dispersées par explosif. Étude expérimentale et numérique. PhD thesis, ISAE-ENSMA.
Petitpas, F., Saurel, R., Franquet, E., & Chinnayya, A. (2009). Modelling detonation waves in condensed energetic materials: Multiphase CJ conditions and multidimensional computations. Shock waves, 19(5), 377-401.
Pishchalnikov, Y. A., Behnke-Parks, W. M., Schmidmayer, K., Maeda, K., Colonius, T., Kenny, T. W., Laser, D. J. (2019). High-speed video microscopy and numerical modeling of bubble dynamics near a surface of urinary stone. The Journal of the Acoustical Society of America, 146, 516-531.
Schmidmayer, K., Petitpas, F., Le Martelot, S., Daniel, E. (2020). ECOGEN: An open-source tool for multiphase, compressible, multiphysics flows. Computer Physics Communications, 251, 107093.
Mission confiée
Le but du stage consiste à introduire la possibilité de prise en compte des écarts de vitesses entre phases au sein d’ECOGEN. Pour cela, sur la base d’une étude bibliographique, le stagiaire devra expérimenter les méthodes les plus prometteuses, d’abord en 1D, puis en multi-D en vue de leur intégration dans l’outil ECOGEN.
Avantages
- Restauration subventionnée
- Transports publics remboursés partiellement
Rémunération
Stage gratifié au taux en vigueur