Simulation numérique

(contact: Patrick Richard, Yannick Descantes, Riccardo Artoni)

La réalisation et le développement de simulations numériques discrètes fait partie d’une des spécialités du laboratoire GPEM. Contrairement à des approches « continues » ces simulations modélisent le système granulaire l’échelle des grains. Nous utilisons ces méthodes pour des études fondamentales pour deux raisons principales. D’une part, elles permettent d’accéder à des quantités difficilement mesurables expérimentalement et, d’autre part, elles permettent de quantifier les effets des propriétés des grains (par exemple le frottement) sur le comportement du système granulaire. Nous utilisons également ces méthodes pour modéliser des procédés industriels mettant en jeu des systèmes granulaires à des fins d’optimisation. Une partie non négligeable de notre activité consiste à développer un nouveau code pouvant traiter des grains polyédriques avec une détection de contact rigoureuse.

(contact: Nicolas Roquet)

En parallèle aux recherches expérimentales sur l'optimisation des procédés de malaxage, un code de calcul est développé pour la simulation des écoulements en malaxeur par une approche de type milieu continu. La complexité de ces écoulements agités de fluides viscoplastiques nous conduit à une recherche de modèles ciblés sur des applications liées au pilotage en ligne des procédés. Il s'agit à la fois d'élaborer des modèles simplifiés de l'écoulement global pour estimer des quantités globales pertinentes pour les mesures en ligne dans les malaxeurs réels, mais aussi de déterminer des algorithmes efficaces et robustes pour simuler numériquement ces modèles et le modèle général d'écoulement viscoplastique.
Ces recherches focalisent sur :
- l'accélération d'algorithmes pour la résolution de modèles non-linéaires de type Bingham non régularisés,
- l'approximation de la puissance dissipée dans un malaxeur et de la force subie par un capteur immergé dans la pâte malaxée,
- la détermination des champs de vitesse par simulation directe dans le but de déterminer des modèles simplifiés plus rapides à résoudre numériquement mais conservant une précision compatible avec les mesures pratiques de diverses grandeurs.

Mot-clefs : ISTA-class algorithms, Bingham fluid model, fictitious domain method, boundary Lagrange multiplier, drag force, power consumption, concrete mixing