Martin Oberlack est professeur d'ingénierie mécanique à l'université de Darmstadt et titulaire de la chaire de dynamique des fluides. Il a obtenu sa licence en génie mécanique à l'université d'Essen en 1985. Il a obtenu son diplôme en 1988, son doctorat en 1994 et son habilitation en 2000, tous à la RWTH Aachen. Il a rejoint la faculté de génie civil de TU Darmstadt en septembre 2000. Il est passé au département de mécanique théorique et appliquée en 2005 et, un an plus tard, au département de génie mécanique. Il a cofondé le Center of Smart Interfaces et la Graduate School of Excellence Computational Engineering à l'université de Darmstadt. Il a participé activement aux comités de rédaction des revues Theor. & Comp. Fluid Dynamics, Continuum Mech. & Thermodyn. et Fluid Dynamic Research, dont il est rédacteur, et il a récemment rejoint le comité de rédaction de Communications Physics / Nature. Il est actuellement co éditeur de deux séries de livres "Mathematical Physics : Theory and Applications" et "Progress in Turbulence - Fundamentals and Applications" de l'éditeur Springer. Il a arbitré près de cinquante revues internationales et près de trente organismes de financement nationaux et internationaux.
Le professeur Oberlack a été le premier à utiliser les méthodes de symétrie de Lie pour l'étude de la physique et des statistiques de la turbulence, de la combustion et des concepts de modélisation. Il a beaucoup écrit sur ce sujet, en particulier sur les écoulements turbulents de cisaillement. Il s'intéresse actuellement aux sujets suivants Symétries de Lie de l'équation de Lundgren-PDF et de Hopf de la turbulence, construction de lois de conservation, théorie de la stabilité hydrodynamique, méthode unificatrice de Fokas pour les problèmes multiphases, bruit aérodynamique, combustion, calcul haute performance et parallèle, accélération GPU, méthodes numériques de Galerkin discontinu avec un accent particulier sur les problèmes singuliers tels que les écoulements multiphases et les simulations directes de turbulence à grande échelle.
Déjà pour sa thèse d'habilitation en 2000, dans laquelle il a jeté les bases de la théorie de la turbulence basée sur la symétrie, il a reçu le prix Friedrich-Wilhelm de la RWTH d'Aix-la-Chapelle et le prix de l'Académie des sciences de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, ainsi que le prix Hermann-Reissner du département d'aéronautique et d'astronautique de l'université de Stuttgart pour ses contributions à la recherche sur la turbulence. En 2013, il a reçu le prix Athene Best Teaching Award du département de génie mécanique et le E-Teaching-Award de l'Université technique de Darmstadt pour le développement innovant des médias électroniques dans l'enseignement. Il a été élu membre de l'American Physical Society pour son utilisation pionnière des méthodes de symétrie pour l'étude de la turbulence et des domaines connexes, ainsi que pour la dérivation de nouvelles lois de conservation en dynamique des fluides.
Le professeur Oberlack est membre de l'American Physical Society, du Comité allemand de mécanique, de l'Association internationale de mathématiques et de mécanique appliquées, de la Société européenne de mécanique, de la Communauté Européenne de recherche sur l'écoulement, la turbulence et la combustion et de la Society for Industrial and Applied Mathematics.
Turbulent scaling laws of high moments in wall-bounded shear flows
Abstract: Using the symmetry-based turbulence theory, we derive turbulent scaling laws in wall-bounded shear flows for arbitrarily high moments of the flow velocity U1. The key ingredients are the symmetries of classical mechanics, especially the scaling of space and time, and two statistical symmetries, which are not directly observed in Euler and Navier-Stokes equations. These symmetries are admitted by all complete theories of turbulence, i.e. the infinite hierarchy of moment and PDF equations and also by the famous Hopf functional equation. The symmetries provide a measure of intermittency and non-Gaussian behavior – properties that have been investigated for decades for turbulence and are now subject to a rigorous description. Based on the above, in the near-wall region the symmetry theory predicts a log-law for the mean velocity (n=1) and an algebraic law with the exponent w (n – 1) for moments n > 1. Hence, the exponent w of the 2nd moment determines the exponent of all higher moments. Most important, moments here always refer to the instantaneous velocities U and not to the fluctuations u’. For the core regions of both plane and round Poiseuille flows we find a deficit law for arbitrary moments n of algebraic type with a scaling exponent n (s2 – s1) + 2 s1 – s2. Hence, the moments of order one and two with its scaling exponents s 1 and s 2 determine all higher exponents. Those parts of the exponents that do not scale with n indicate anomalous scaling and have their origin in the intermittency symmetry. All theoretical results are validated very well by a new plane Poiseuille flow DNS at Ret = 104 and by pipe flow data from the CICLoPE (Uni Bologna) and Superpipe (Princeton) flow experiments. Recent extensions to invariant solutions of the PDF are also presented.
19 mai 2022, 16h3017h30
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