17 mars 2022

Wébinaire Kai Schneider

Kai Schneider est Professeur de Mécanique et de Mathématiques Appliquées à l'Université d'Aix Marseille, en France, depuis 2000. Il a obtenu sa maîtrise en mathématiques appliquées en 1993 et son doctorat en 1996, tous deux à l'université de Kaiserslautern, en Allemagne. En 2001, il a obtenu son habilitation de l'Université Louis Pasteur, Strasbourg, France. Ses activités de recherche actuelles sont axées sur le développement de techniques multi-échelles et d'ondelettes pour le calcul scientifique et leur application à la modélisation et au calcul d'écoulements turbulents, y compris l'interaction fluide-structure avec application aux bio-fluides, aux écoulements multi-phases et à la turbulence magnétohydrodynamique.
Particle laden turbulence: Analysis of clustering using multiscale techniques

Abstract: Multiscale statistical analyses of inertial particle distributions are presented to investigate the statistical signature of clustering and void regions in particle-laden incompressible isotropic turbulence.
Three-dimensional direct numerical simulations of homogeneous isotropic turbulence at high Reynolds number (Reλ≳200) with up to 10^9 inertial particles are performed for Stokes numbers ranging from 0.05 to 5.0.

A finite-time measure to quantify divergence and the rotation of the particle velocity by determining respectively the volume change rate of the Voronoi cells and their rotation is proposed. For inertial particles the probability distribution functions (PDF) of the divergence and of the curl deviate from that for fluid particles. Joint PDFs of the divergence and the Voronoi volume illustrate that the divergence is most prominent in cluster regions and less pronounced in void regions. For larger volumes the results show negative divergence values which represent cluster formation and for small volumes the results show positive divergence values which represents cluster destruction/void formation. Moreover, when the Stokes number increases the divergence takes larger values, which gives some evidence why fine clusters are less observed for large Stokes numbers. Finally, the PDFs of the particle vorticity have much heavier tails compared to the fluid vorticity, and the extreme values increase significantly with the Stokes number.

Orthogonal wavelet analysis is then applied to the computed particle number density fields. Scale-dependent skewness and flatness values of the particle number density distributions are calculated and the influence of Reynolds number Reλ and Stokes number St is assessed. For St∼1.0, both the scale-dependent skewness and flatness values become larger as the scale decreases, suggesting intermittent clustering at small scales. For St≤0.2, the flatness at intermediate scales, i.e. for scales larger than the Kolmogorov scale and smaller than the integral scale of the flow, increases as St increases, and the skewness exhibits negative values at the intermediate scales. The negative values of the skewness are attributed to void regions. These results indicate that void regions at the intermediate sales are pronounced and intermittently distributed for such small Stokes numbers.

This is joint work with Thibault Oujia (Aix-Marseille U, France), Keigo Matsuda (JAMSTEC, Japan) and Katsunori Yoshimatsu (Nagoya U, Japan).

References.:
T. Oujia, K. Matsuda and K. Schneider. Divergence and convergence of inertial particles in high Reynolds number turbulence. J. Fluid Mech., 905, A14, 2020.
K. Matsuda, K. Schneider and K. Yoshimatsu. Scale-dependent statistics of inertial particle distribution in high Reynolds number turbulence. Phys.
Rev. Fluids, 6, 064304, 2021.

17 mars 2022, 16h3017h30
Wébinaire: Veuillez contacter F. Romano ou J.-P. Laval pour obtenir le lien

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08 décembre 2022

Webinaire Fabian Denner

Fabian Denner a obtenu son doctorat à l'Imperial College de Londres en 2013 sur les méthodes numériques pour les écoulements multiphasiques avec tension de surface, suivi d'un post-doc à l'Imperial College. En 2015, Fabian a obtenu une bourse prestigieuse

Fabian Denner a obtenu son doctorat à l'Imperial College de Londres en 2013 sur les méthodes numériques pour les écoulements multiphasiques avec tension de surface, suivi d'un post-doc à l'Imperial College. En 2015, Fabian a obtenu une bourse prestigieuse du Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC) du Royaume-Uni, avec laquelle il a poursuivi ses travaux fructueux sur les écoulements avec tension de surface et a étendu ses recherches à de nouveaux domaines, tels que les écoulements compressibles et chargés de tensioactifs. Depuis 2018, Fabian est professeur junior de modélisation des écoulements multiphasiques à l'Otto-von-Guericke-Université de Magdebourg (Allemagne). Ses recherches tournent autour du développement de méthodes numériques et d'outils logiciels pour prédire les écoulements multiphasiques, et de l'application de ces méthodes pour répondre aux questions liées à la physique et aux applications de ces écoulements. Actuellement, les travaux de Fabian se concentrent sur les écoulements interfaciaux avec des surfactants, les écoulements viscoélastiques, les écoulements multiphasiques dans les applications biomédicales, ainsi que sur la cavitation et l'acoustique.