Séminaires

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Le Département de Mécanique organise une série de séminaires et conférences. Ceux-ci se tiennent dans la salle de séminaires TERM, Bâtiment STEVIN, 2, Place du Levant, 1348 Louvain-la-Neuve (Parking 13).

N'hésitez pas à consulter la liste des séminaires du Centre for Systems Engineering and Applied Mechanics (CESAME)

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17/12/2009(16.30) [Lieu : euler a.002]
Thierry Coupez(CEMEF - Ecoles des Mines - ParisTech)
"Adaptation de maillage anisotrope et méthode level set convectée : capture de surfaces et d'interfaces immergées Anisotropic mesh adaptation and convected Level Set: capture of immersed surfaces and interfaces"
A partir d'une méthode locale de génération de maillage basée sur l'amélioration de topologie et un principe de volume minimale, il est relativement facile d'obtenir une technologie d'adaptation de maillage anisotrope. Il faut pour cela changer la façon de mesurer en prenant en compte un champ de métrique. Des résultats tout à fait convaincants ont été obtenus ces dernières années en construisant des métriques à partir d'une analyse a posteriori de l'erreur d'interpolation et du hessien d'un champ scalaire. On propose ici de construire le champ de métrique directement aux noeuds du maillage à partir d'un tenseur de distribution de longueurs, une analyse de l'erreur par arètes et un assemblage simple. On montre les possibilités de cette technique sur des problèmes d'interpolations géométriques. On se place ensuite dans le contexte de méthode éléments finis mixtes stables et stabilisés pour des problèmes de mécanique de fluides incompressible et de déformations de matériaux. On associe la technique d'adaptation anisotrope à une méthode Level Set dite convectée qui ne nécessite plus d'étape séparée de réinitialisation. Level Set et adaptation anisotrope permettent d'obtenir des résultats particulièrement prometteurs qui seront illustrés sur le problème particulier de fluide buckling et d'autres applications dans le domaine des matériaux.


06/11/2009(16.15) [Lieu : Barb 92]
Sébastien Blaise(MEMA)
"Development of a finite element marine model"
Numerical models are very helpful to understand the behaviour of the marine system. Ocean models have been developed for more than forty years, and their design is an area of active research. If the representation of the physics has been highly improved, the fundamental numerical technique has not evolved: they still use the finite difference method on structured grids. Recent efforts focus on developing the new generation of ocean models, taking advantage of the potential of modern numerical methods. Based on unstructured grids, such models allow to faithfully represent complex topographic features such as the coastlines, narrow straits and islands. The mesh resolution can be refined locally in regions of interest or where the dynamics is more demanding. This PhD dissertation focuses on the development of a three-dimensional baroclinic marine model using the Discontinuous Galerkin finite element method. The model is described, with some results of baroclinic simulations. The rest of the thesis is devoted to different types of unresolved physics. Two different boundary layers are introduced: the bottom velocity boundary layer and the boundary layer of the residence time. Both parameterisation and representation using the extended finite element method are discussed. A part of the thesis is dedicated to the treatment of the horizontal density gradient in baroclinic column models. Attention is paid to the stability of the method under different configurations. Then, the turbulence modelling in three-dimensional models is studied by comparing the effect of different turbulence closure models on a simulation of the flow around a shallow-water island.


26/10/2009(13.00) [Lieu : B248]
Lucas Girard(LGGE - Université Joseph Fourier, Grenoble )
"Vers une nouvelle modélisation rhéologique de la banquise "
Nous présentons un cadre novateur et original pour la modélisation du comportement mécanique de la banquise. Fine interface entre l'océan et l'atmosphère, la banquise est un élément clé du système climatique contrôlant les échanges de chaleur entre ces deux milieux. Mise en mouvement par les vents et les courants marins, la banquise est un milieu très dynamique, qui se déforme et se fracture. En Arctique, les dernières années ont été marquées par un déclin important de l'extension et de l'épaisseur de la banquise, dépassant largement toutes les prévisions des modèles. Le cadre mécanique actuellement utilisé dans les modèles (rhéologie visco-plastique) mène à une représentation erronée de la déformation de la banquise et des rétroactions positives associées qui jouent un rôle crucial dans l'évolution de l'état de la banquise, en termes d'épaisseur, de concentration et d'étendue. Pour améliorer la représentation de ces processus il est nécessaire d'utiliser un modèle rhéologique différent. Notre approche, basée sur la mécanique de l'endommagement, considère la banquise comme une matériau élasto-fragile. Nous montrerons, sur un cas idéalisé, la pertinence de ce cadre mécanique pour représenter les propriétés statistiques de déformation de la banquise. Nous présenterons finalement différentes perspectives d'application de ce nouveau modèle rhéologique.


02/10/2009(14.00) [Lieu : Euler a.002]
Patrice Flaud(Université Paris-Diderot)
"Recherches en hémodynamique menées au sein du biofluidique à Paris 7"
Les études en hémodynamique continuent d'alimenter des recherches dans des domaines nombreux et aussi variés que la rhéologie fondamentale ou la mécanique des fluides en passant par les phénomènes de transport de masse et de chaleur. Nous voudrions illustrer cette diversité en présentant quelques résultats récents que nous avons obtenus tant sur le plan expérimental qu'en modélisation. Nous montrerons quelques perspectives offertes par des méthodes inverses en hémodynamique artérielle, puis nous aborderons les problèmes rencontrés dans la modélisation des écoulements placentaires. Une approche de l'hémodynamique des écoulements veineux sera présentée en relation avec la marche et les problèmes posés par diverses pathologies. Enfin nous chercherons à mettre en évidence le rôle de la circulation sous cutanée sur les phénomènes de transport de chaleur. Le groupe biofluidique consacre son activité de recherche à l'étude des écoulements biologiques. Le groupe est composé d'expérimentateurs, de théoriciens, et de numériciens, et entretient des collaborations étroites avec des équipes médicales. L'étude en particulier du couplage entre l'écoulement dans le réseau vasculaire et la structure de ce réseau est l'un des thèmes centraux abordés par le groupe.


25/09/2009(16.15) [Lieu : auditoire Euler]
Eric Deleersnijder(iMMC)
"Growth versus spreading in biological systems: from Malthus' model to epidemics"
The invasion of muskrats in Europe and the propagation of the Black Death (or other horrible diseases) appear to have nothing in common. And, yet, they can be thought to result from the competition between two radically different processes, growth and spread. Basic mathematical models thereof will be introduced. It will be seen that some of these models admit solutions that can be viewed as travelling waves -- though none of the equations dealt with are of a hyperbolic nature. Qualitative and, occasionally, quantitative comparison with field data will point to the well-foundedness of the simple models of growth and spread that have been designed since the late 18th century


16-18/09/2009() [Lieu : ]
8th International Workshop on Unstructured Mesh Numerical Modelling of Coastal, Shelf and Ocean Flows()
"" http://www.uclouvain.be/umm2009


24-26/05/2009() [Lieu : ]
EUROTHERM Seminar 84()
"Thermodynamics of Phase changes" http://www.term.ucl.ac.be/eurotherm84/


18/05/2009(13.00) [Lieu : B428]
Eric Deleersnijder(MEMA)
"Does turbulence help sinking phytoplankton species to survive? "


27/03/2009(16h15) [Lieu : Salle des Seminaires TERM]
wojciech angielczyk(Gdansk University of Technology and UCL/TERM)
"Thermodynamic Analysis of Trans-critical CO2 Refrigeration Cycle with Two-Phase Ejector"
One of the most important efficiency loss in the refrigeration system, especially in transcritical CO2 cycle, is caused by the throttling process. The most promising solution to this problem is an application of a two-phase ejector for recovery of an expansion work. The idea is based on vapor compression refrigeration device equipped with the ejector, which operates as booster compressor, and a liquid separator. In this analysis the CO2 trans-critical ejector-compressor cycle is modelled by means of performance curves approach which is very similar to the well known procedure of operating point determination for liquid pump system. The main aim of the analysis is to compare an ejector-compressor trans-critical refrigeration cycle COP and COP of standard trans-critical cycle equipped with internal heat exchanger while varying parameters like: gas cooler pressure, temperature at the gas cooler outlet, evaporation temperature or liquid refrigerant subcooling at the internal heat exchanger outlet.


26/03/2009(14.00) [Lieu : euler a.002]
Hans Burchard(Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde Rostock-Warnemünde, Germany )
"Comparative quantification of physically and numerically induced mixing in ocean models. "
A diagnostic method for calculating physical and numerical mixing of tracers in ocean models is presented. The physical mixing is defined as the turbulent mean tracer variance decay rate. The numerical mixing due to discretisation errors of tracer advection schemes is defined as the decay rate between the advected square of the tracer variance and the square of the advected tracer and can be easily implemented into any ocean model. The applicability of the method is demonstrated for four idealised test cases, (i) a one-dimensional linear advection equation with periodic boundary conditions, (ii) a two-dimensional flat-bottom lock-exchange test case without mixing, (iii) a two-dimensional marginal sea overflow study with mixing and entrainment and (iv) the DOME test case with a dense bottom current propagating down a broad linear slope. Furthermore, a realistic application to the hydrodynamics of the Western Baltic Sea is analysed for physical and numerical mixing. The method has a number of advantages over previously introduced estimates for numerical mixing.


24/03/2009(11.00) [Lieu : euler a.002]
Stephen Griffies(GFDL, Princeton)
"Neutral physics II: theories for subgrid scale closure of the mesoscale eddy field. "


23/03/2009(11.00) [Lieu : euler a.002]
Stephen Griffies(GFDL, Princeton)
"Neutral physics I: introduction to neutral diffusion and Gent-McWilliams stirring."


20/03/2009(11.00) [Lieu : euler a.002]
Stephen Griffies(GFDL, Princeton)
"The ocean's density field and the nonlinear equation of state."


20/03/2009(16:15 - 17:00) [Lieu : Salle séminaire TERM]
Bruno DEHEZ(CEREM)
"Exploitation des méthodes d'optimisation topologique pour la conception de dispositifs électromagnétiques à couplages multi-physiques" www.cerem.be
Appliquées à la conception de dispositifs électromagnétiques, les méthodes d'optimisation topologique, ou d'optimisation par distribution de matières, offrent un grand potentiel puisqu'elles permettent de s'affranchir de l'expérience éventuellement biaisée ou limitée du concepteur pour produire des solutions optimales, tant en terme de structures que de dimensions. Sur le principe, ces méthodes consistent à rechercher la meilleure manière de distribuer la matière (fer, cuivre, air, aimants …) au sein d'un dispositif donné en vue de maximiser une fonction objectif particulière (rendement, poids, …) tout en respectant une série de contraintes (faisabilité, efforts électromagnétiques, …). En pratique, elles se basent sur l'action combinée : - d'un algorithme d'optimisation qui joue avec les variables du problème de sorte à déterminer la distribution optimale de matières au sein du dispositif; - d'un outil de modélisation numérique qui détermine, sur base d'un dispositif donné, les grandeurs caractéristiques dudit dispositif. Après une brève introduction sur l'évolution des méthodes de conception dans le domaine de l'électrotechnique, l'exposé se concentrera sur la description d'un outil d'optimisation topologique développé en collaboration avec l'ENS de Cachan (France). Il se terminera par la présentation de quelques applications.


19/03/2009(11.00) [Lieu : euler a.002]
Stephen Griffies(GFDL, Princeton)
"Water mass phenomenology and basics of mixing and stirring."


12/03/2009(14.30) [Lieu : ]
Sébastien Briot()
"Conception et analyse du comportement cinématique, cinétostatique et dynamique des manipulateurs parallèles"
Il est bien connu que, parmi les nombreux avantages des manipulateurs parallèles par rapport aux robots sériels, on peut citer des vitesses et accélérations plus élevées, et une plus grande capacité de charge. Cependant, il existe des inconvénients, comme un volume de travail restreint, de forts couplages cinématique et des singularités plus contraignantes. Afin de palier à ces inconvénients, des travaux ont été menés concernant le découplage des mouvements des robots parallèles. Ainsi le séminaire porte sur la conception, l’optimisation et l’amélioration des performances cinématique, cinétostatique et dynamique des manipulateurs parallèles. Dans une première partie, nous présenterons de nouvelles familles de manipulateurs parallèles aux mouvements découplés. Deux familles sont présentées : les manipulateurs PAMINSA créés pour le déplacement de lourdes charges, qui ont des propriétés énergétiques intéressantes, et les Pantoptérons, conçus pour le Pickand? Place. Dans une deuxième partie, nous aborderons l’étude des singularités des manipulateurs parallèles, plus particulièrement de leurs self?motions, ainsi que la proposition de critères cinétostatiques de proximité à la singularité. Nous parlerons aussi de l’étude dynamique des singularités en présentant un critère physique de passage Ensuite, nous aborderons le problème de l’équilibrage dynamique des manipulateurs robotisés, qui est un sujet très complexe. De nouvelles solutions seront montrées. Enfin, nous présenterons le projet scientifique d’intégration au sein du laboratoire, projet intitulé « Conception de Robot Innovants au Comportement Optimisé ».


12/03/2009(16.30) [Lieu : ]
Jean-Francois Collard()
"Modélisation multiphysique et optimisation morphologique de dispositifs mécatroniques"
Dans le contexte actuel de la mécatronique, le développement et l'utilisation des méthodes d'optimisation permet d'améliorer significativement le processus de conception de dispositifs tels que des robots manipulateurs, des actionneurs parallèles voire des suspensions actives de véhicules, et ce à différents niveaux. D'une part, les paramètres de « design » du dispositif choisi peuvent être optimisés sur base de critères de performance de différentes natures : géométrique, cinématique ou dynamique. Pour le cas dynamique, ils sont généralement évalués à partir de l'intégration numérique des équations différentielles/algébriques qui régissent le comportement de l'ensemble du système incluant le dispositif. Cette approche système requiert le couplage des modèles de différentes disciplines et nécessite donc une modélisation multiphysique fiable et efficace (ex: l'optimisation des gains d'un contrôleur d'une suspension semi?active pour accroître le confort des passagers d'un véhicule). D'autre part, des stratégies d'optimisation peuvent également être mises en place en amont du choix de la solution, dans le processus de conception. C'est le cas par exemple des méthodes d'optimisation topologique qui ont fait leur preuve pour des structures statiques. Dans le cas présent de systèmes en mouvement, plusieurs solutions localement optimales d'un mécanisme donné ont été obtenues grâce à de nouvelles techniques d'optimisation dite "morphologique". C'est parmi l’ensemble de solutions issues de ce « brainstorming virtuel » que le concepteur pourra choisir la solution finale, sur base de critères plus pragmatiques liés à la phase de prototypage du dispositif. Cette stratégie originale d'optimisation a été appliquée avec succès à la synthèse de mécanismes plans et son extension à des dispositifs mécatroniques plus complexes s'impose comme un futur challenge ambitieux.


11/03/2009(13h30) [Lieu : Salle de séminaire TERM, Bat. Stevin, UCL]
Maarten Arnst(University of Southern California)
"Méthodes stochastiques pour l'utilisation prédictive de simulations numériques intensives en ingénierie aéronautique "
La simulation numérique joue aujourd'hui un rôle croissant dans la conception, l'optimisation, la certification et la maintenance de structures, systèmes et matériaux aéronautiques. La prise en compte des incertitudes associées à des données expérimentales incomplètes, des erreurs de modélisation, ou des approximations numériques est incontournable si l'on cherche à obtenir des prévisions numériques fiables et exploitables. La recherche dans le domaine de la modélisation et de l'analyse stochastique a pour objectif de créer un nouveau contexte pour l'utilisation prédictive de simulations numériques intensives, permettant de quantifier, propager et gérer ces incertitudes. Dans cet exposé, on passera d'abord en revue les principales directions de la recherche actuelle en modélisation et analyse stochastique. On illustrera ensuite ces directions par des exemples en l'analyse stochastique d'instabilités aéroélastiques, la modélisation stochastique multi?échelles du comportement dynamique d'ailes d'avion, et la conception robuste de micro? et nanosystèmes électromécaniques


10/03/2009(13h30) [Lieu : Salle de séminaire TERM, Bat. Stevin, UCL]
Aude Simar(UCL)
"Approche multiéchelle de l'assemblage: de la dislocation à la structure"
Les contraintes d’allègement des structures aéronautiques souhaitées dans un objectif à la fois écologique et économique exigent une optimisation des procédés de mise en oeuvre et en particulier des techniques d’assemblage en terme de rapidité, contrôle et qualité des matériaux. Il est aujourd’hui possible de développer une approche multi?échelle et multiphysique des mécanismes d’évolution microstructurale, de déformation et de rupture permettant de lier les propriétés d’usage des assemblages aux conditions opératoires du procédé. Une application importante pour l’aéronautique moderne est le soudage par friction malaxage (FSW) d’alliages d’aluminium à durcissement structural qui donne une illustration de la démarche multiéchelle et multiphysique. Dans un premier temps, les cycles thermo?mécaniques complexes dus au soudage FSW sont étudiés. Ces cycles thermo?mécaniques causent des évolutions microstructurales qui ont été étudiées par un modèle physico?chimique validés expérimentalement par la caractérisation des microstructures. Les interactions élémentaires dislocations/précipités sont étudiées à l’échelle mésoscopique dans l’objectif de construire des modèles de mécanique des milieux continus prenant en compte à la fois l’écrouissage isotrope et cinématique. Ces modèles sont validés par des essais mécaniques. Enfin, la rupture des alliages d’aluminium est étudiée par un modèle à base physique tenant compte de la microstructure du matériau et de son comportement y compris aux grandes déformations. La validation des modèles d’écrouissage par des simulations de dynamique discrète des dislocations est une perspective à cours terme qui sera également évoquée.


10/03/2009(15h45) [Lieu : Salle de séminaire TERM, Bat. Stevin, UCL]
Philippe Chatelain(ETH Zurich)
"Simulation and optimization of bio-inspired devices for flow control"
For centuries engineers have sought inspiration from nature’s designs. Along with the imitation of biological forms we may consider the imitation of biological processes such as evolution for optimizing engineering designs. We investigate biomimetic algorithms for flow control and optimization using Derandomized Evolution Strategies. The capabilities and drawbacks of these techniques are demonstrated through representative applications. First, we study optimized propulsion of anguilliform swimmers. We couple Evolution Strategies to CFD and identify swimming modes optimized for distinct objectives: speed, efficiency, acoustics. A second investigation involves the design of compliant walls to reduce the friction drag in turbulent channel flows and we conclude with optimization for the accelerated destruction of vortical structures. Our optimization work is coupled with efforts on developing high?performance hybrid particle?mesh methods for problems of fluid?structure interaction. We aim towards an integrated modeling, simulation and optimization framework for the design of efficient aerodynamic devices.


06/03/2009(16h15) [Lieu : séminaire TERM]
Olivier Lietaer(iMMC, UCL)
"On the advantages of using a finite element, unstructured grid sea-ice model"
Sea ice is a key component of the high latitudes climate and hence constitutes an important element of the climate models. In the framework of the project SLIM (Second-generation Louvain-la-Neuve Ice-ocean Model), we are currently developing a finite element, unstructured grid sea-ice model in order to investigate the benefits from resolving small-scale processes in sea-ice modeling. Our model has representations of both dynamic and thermodynamic sea-ice processes and includes viscous-plastic rheology along with a complete parametrization of the atmospheric fluxes. Unstructured meshes, with their natural ability to fit boundaries and increase locally the mesh resolution, propose an alternative framework to capture the complex oceanic areas formed by coasts and islands. In particular, we investigate the influence of resolving the narrow straits of the Canadian Arctic Archipelago on the sea-ice features in the Arctic. Furthermore, a lagrangian version of the model is under development wherein the computational grid moves with the ice drift. In order to maintain a good quality of the mesh, the mesh has to be adapted during the simulation, involving particular mesh adaptation techniques. Different test cases are first shown to evaluate the mesh adaptation procedure and validate the lagrangian sea-ice model. A simulation of the whole Arctic Basin has been carried out. This feature of the model has several interesting applications, such as the dynamical mesh refinement along any region of interest (e.g., the ice edge) or buoys tracking.


25/02/2009(16h30) [Lieu : Ba 94]
Ignaas Verpoest(MTM, KULeuven)
"Les composites peuvent-ils sauver la terre? Cycle de vie, recyclage, perspectives économiques et écologiques..."


18/02/2009(16h30) [Lieu : Ba 94]
Ignaas Verpoest(MTM, KULeuven)
"Des fibres naturelles comme renfort de bio-polymères pour des composites 'purement naturels'?"


12/02/2009(14.00) [Lieu : euler a.002]
Pierre Regnier(Utrecht & Brussels Univ.)
"Modelling filtering capacities and export fluxes in macrotidal estuaries."
A fully coupled, two-dimensional hydrodynamic and reactive-transport model of C, N, O2 and Si along a river-estuarine-coastal zone system is presented. It is applied to the Scheldt continuum, a macrotidal environment strongly affected by anthropogenic perturbations. The model extends from the upper tidal river and its tributaries to the southern Bight of the North Sea. First, diagnostic simulations of a typical summer situation in the early 1990s are compared to field data taken from the OMES database. The influence of secondary and tertiary wastewater treatment in the catchment is also assessed. Three scenarios, corresponding to the situation in the early 1990s, the years 2000 and the situation expected in 2010 are considered. The model is then used under fully transient conditions to quantify silica and nitrogen filtering capacities and export fluxes to the coastal zone over a period of one year. Results show that at this timescale, the seasonally-resolved nutrient fluxes are not only affected by in-situ biogeochemical transformations, but also by nutrient flux imbalances, which result from the time-lagged response of the scalar fields to hydrological perturbations. The estuarine nutrient retention reveals also a strong temporal variability, which is driven by the complex interplay between reaction and transport. As a result, the estuarine filtering capacities cannot be constrained by the freshwater residence time alone and, thus, by empirical relationships that have been established between these two parameters. More sophisticated approaches to estimate the functioning and response of macrotidal estuaries are thus needed and an alternative methodology, established on the premise that physical forcing mechanisms are the dominant controls on estuarine biogeochemistry at a series of hierarchically related system levels, is briefly outlined.


11/02/2009(16h30) [Lieu : Ba 94]
Ignaas Verpoest (MTM, KULeuven)
"Améliorer les composites par inclusion de nano-renforts ou par micro/nano-structuration de la matrice"


05/02/2009(11.00) [Lieu : euler a.002]
Dr Ir Erik Toorman(KULeuven)
"Advances in turbulence modelling for sediment transport in estuaries and coastal areas. "
Currently used 3D numerical models for sediment transport studies in estuaries and coastal areas suffer from various short-comings, which are the result of historical development in both computing capacity and understanding of the physical processes. An important observation is the failure of the models to well predict the right velocity profiles and, subsequently, concentrations and fluxes of sediment. Much of these discrepancies can be explained by the inadequate formulation of turbulence closures. The problems are closely related to scaling problems. Typical grid sizes in these applications are of the order 100-1000 m in the horizontal and 1-10 m in the vertical. For this reason, most models still use a constant horizontal eddy viscosity, and a standard two-equation turbulence model for the vertical mixing. Large Eddy Simulation (LES) techniques have become popular in geophysical flow simulations, but are in essence developed for small-scale 3D flow problems. We have investigated the applicability of LES to the horizontal mixing alone (HLES) and experimented with new closures for the Smagorinsky coefficient to account for vertical effects and coupling with the bottom generated turbulence, represented in the k- model for the vertical mixing. This results in a Q3D-HLES models. Furthermore, the standard k- model has been modified to account not only for sediment induced stratification, but also for particle-turbulence interactions which extract turbulent energy from the flow, particularly near the bottom where the concentrations are the highest. These near-bottom high-concentration effects result in apparent bed roughness modulation (roughening in the case of sand, smoothening in the case of cohesive sediments). In order to properly account for these effects which occur in a relatively thin layer, a new low-Reynolds k- model has been developed which uses a low-Reynolds mixing-length model for the bed layer to bridge the transition to the outer layer, where a traditional low-Reynolds two-equation turbulence models would require a very fine grid.



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/02/2009(16.15) [Lieu : TERM]
Tony POSTIAU(FMTC)
"Actionneurs électriques linéaires"


30/01/2009(16.15) [Lieu : TERM]
Issam DOGHRI(iMMC)
"On multi-scale modeling of composite materials"
Composite materials are used in a very large and ever increasing number of real-life applications. In this presentation, we mainly consider composites made up of a matrix material reinforced with short fibers, particles or more generally inclusions. We discuss some recent developments in the multi-scale modelling of those composites, which aims at predicting the influence of the microstructure on the macroscopic response. Due to the unknown interaction between the phases, multi-scale modeling is a complex task, even in linear elasticity, and the problem becomes much more challenging in the nonlinear regime. Predicting the behaviour of a representative volume element (RVE) of the microstructure submitted to different loads can be done via scale-transition methods. In our work we mainly develop one of them, mean-field homogenization (MFH), which is based on assumed relations between average strain fields in each phase, and represents a very cost-effective predictive tool. However, we also conduct direct finite element (FE) analysis of RVEs mainly as an excellent method for verifying and improving MFH predictions.


22/01/2009(11.00) [Lieu : bât. Euler]
Larissa Gorbatikh(KUL/Department of Metallurgy and Materials Engineering)
"Insights into toughening mechanisms of naturally occurring composites"


18/12/2008(16.15) [Lieu : BARB94]
John W. HUTCHINSON(School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University)
"Recent Developments in Thin Film Mechanics"
Thin films are ubiquitous in modern technology as adhesives, protective and wear coatings, and as fundamental structures in electronic and photonic devices and packages. Layered structures comprised of films of metals, ceramics and polymers are commonly manufactured with large moduli and coefficient of thermal expansion mismatches to achieve special functional purposes. A rich trove of deformation and failure phenomena for thin films has been observed. Considerable progress in understanding the mechanics underlying these phenomena has occurred over the last decade. Mechanics principles and approaches have been developed that provide guidelines for circumventing thin film failure modes and for exploiting unusual patterns. A overview of this progress will given with particular emphasis on buckling and delamination phenomena. Examples will be drawn from many application areas, including thermal barrier coatings for turbine engines, diamond coatings for wear enhancement, and metal films on compliant polymer and elastomer substrates.


01/12/2008(13.00) [Lieu : B248]
Eric DELEERSNIJDER(iMMC)
"The astonishing effectiveness of dimension reduction in complex geophysical flow modelling (without considering entropy production)"


21/11/2008(16h15) [Lieu : TERM]
Ivan De Visscher(TERM)
"Operational modelling of aircraft wake vortices: improvement, validation and use in European projects"
This presentation will concern the operational tools for modelling the aircraft wake vortex behaviour. These models forecast, in real-time, the transport and decay of the wake vortices generated by a given aircraft in given meteorological conditions. The wake vortices are at the origin of the separation standards between aircraft in landing and take-off phases. This separation distance limits the capacity of the busiest airports. Many European projects aim thus to reduce these separation standards, while maintaining or increasing the safety. I will first present the improvements, validation and assessment of the UCL operational models using the results of measurement campaigns and of Large-Eddy Simulations (LES). I will then also show the use of these tools for operational applications (e.g., integration into flight simulator or risk assessment). This work has also been performed in the framework of three European projects (FAR-Wake, CREDOS and Time-Based Separation).


14/11/2008(16.00) [Lieu : BARB94]
Paul-Emile BERNARD(iMMC)
"Défense de thèse : "Discontinuous Galerkin methods for geophysical flow modeling."" http://www.uclouvain.be/258131.html
The first ocean general circulation models developed in the late sixties were based on finite differences schemes on structured grids. Many improvements in the fields of engineering have been achieved since three decades with the developments of new numerical methods based on unstructured meshes. New second generation models are now under study, with the aim of taking advantage of the potential of modern numerical techniques such as finite elements on unstructured grids. Besides the classical continuous finite element or finite volume methods, another popular new trend in engineering applications is the high-order Discontinuous Galerkin method, presenting many interesting numerical properties in terms of dispersion and dissipation, errors convergence rates, advection schemes, mesh adaptation, etc. The motivation for this PhD research is therefore to investigate the use of the high-order DG method for geophysical flow modeling. A first part of the thesis is devoted to the mesh adaptation using the DG method and the jumps as error estimator. We then investigate the use of the high order DG method with high-order representation of geometrical features. On one hand, a high-order mapping approach is studied to deal with complex representations of coastlines. Realistic computations are performed around the Rattray island, located in the Great Barrier Reef, and the results are compared to in-situ measurements. On the other hand, an alternative technique is proposed to deal with curved manifolds in order to represent oceanic or atmospheric flows on the sphere, using a local high-order non-orthogonal tangent basis. A last part is devoted the analysis of the dispersion and dissipation properties. The method proposed deals with any numerical scheme on any kind of grid, possibly unstructured. The DG method is then compared to other techniques as the mixed conforming/non-conforming linear elements pair, and the impact of unstructured meshes is analyzed.


07/11/2008(16.15) [Lieu : TERM]
Christophe VLOEBERGH(CEREM)
"Actionnement piezoélectrique"
La piézoélectricité est la propriété que présentent certains cristaux ou céramiques anisotropes de se polariser électriquement sous l'action d'une contrainte mécanique, engendrant l'apparition de charges électriques à la surface du matériau (effet direct), et de se déformer lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique (effet inverse). On peut donc utiliser ces céramiques comme actionneurs ou comme moteurs. Malheureusement, ces déformations étant très faibles (inférieures à 0.1 pourcent de leur longueur initiale), il faut donc, dans la plupart des applications, intégrer ces céramiques dans des structures de conversion mécano-mécaniques de complexité variable (cellules amplificatrices, structures résonantes, entraînement par friction…) L’objectif de ce séminaire est de vous présenter les avantages et inconvénients des actionneurs piézoélectriques à travers quelques exemples avant d’aborder, plus en détails, la problématique des moteurs linéaires à onde progressive.


31/10/2008(16.15) [Lieu : TERM]
Francois HENRY(iMMC)
"One-dimensional modeling of droplets entrainment and deposition in horizontal pipes during a LOCA in a nuclear power plant."
This study deals with the modeling of complex two-phase flows phenomena occurring during a Lost of Coolant Accident (LOCA) in a Pressurized Water Reactor (PWR). In the case of such an accident the system quickly depressurizes involving water boiling and vaporization, giving rise to the increase of fuel pins temperature. The Emergency Core Cooling (ECC) process is then activated, a large amount of cold water is injected within the system in order to flood and then cool the core under a specified safety temperature of 1200°C. However this cooling faces to some other complex transient phenomena such as a very high rate of vapor generation in the core preventing its rewetting. This vapor flow rate entrains a high number of water droplets which eventually deposit in the hot leg leading to a liquid-vapor stratified flow. The hydrodynamics instabilities occurring at the interface involves some droplets entrainment and deposition. Those phenomena are responsible of the pressure and water level balance during the rewetting process of the core. This study aims at developing physical models of entrainment and deposition in order to implement them in the one-dimensional multifield code CATHARE. Simultaneously an experimental program is under development to validate those physical models. This seminar will be devoted to the presentation of the LOCA event and issues related to the modeling of droplets entrainment.


24/10/2008(16.15) [Lieu : TERM]
E.BECHET(ULg) et G.BRICTEUX(iMMC)()
"Two approaches for imposing Dirichlet boundary conditions on embedded interfaces"
In order to represent surfaces of discontinuity (cracks, composites, phase transformation) or domain boundaries on a mesh not conforming to these surfaces, the levelset method is used. Combined with the extended finite elements method (XFEM), which uses an enrichment of the finite element shape functions, one can model these discontinuities. When trying to impose Dirichlet boundary conditions on these surfaces with Lagrange multipliers, large instabilities are observed. Two approaches are here presented to takkle this problem : the first one reduces the Lagrange multiplier space on the boundary to obtain a stable formulation, and the second one adds a stabilization term along the boundary.


20/10/2008(11.00) [Lieu : Euler a.002]
Michael J. KINGSFORD(J. Cook Univ., Australia)
"Dispersal and retention of larvae on the Great Barrier Reef: is oceanography all that matters?"
The spatial and temporal scales over which species disperse are critical components of understanding local species extinction and thus developing successful management practices. Many marine fish and invertebrates show a dual life history where settled adults produce dispersing larvae. The planktonic nature of the early larval stages suggests a passive dispersal model where ocean currents would quickly cause genetic panmixis over large spatial scales. However, recent evidence shows that late stage larvae are strong swimmers and that their generational dispersal is spatially more limited than predicted by this model. This poses two questions: what is the scale of genetic population substructure and what mechanisms limit dispersal? Here we show that, in a landscape of closely spaced reefs linked by strong tidal flow, some coral reef fishes with dispersing larvae can maintain stable genetic substructure, nearly as well as another species with non-dispersing larvae. We also show first evidence that reef fish larvae can use odour cues to differentiate between these reefs and prefer the water of the settlement reef to any other nearby reef or ocean water. Maintaining substructure in a highly connected physical environment would be greatly enhanced by homing behaviour. Early imprinting on local odour may allow developing larvae to choose among mixing water masses those with familiar odour, thus increasing their chances to remain near and settle on the reef of origin. Since small-scale behavioural/ecological processes such as imprinting and homing can change at far smaller time scales than geological processes, they could create genetic barriers that act as starting points for speciation as well as local extinction.


17/10/2008(16.15) [Lieu : TERM]
Thibaut LABBE et François BAUDART(CEREM)
"Développement de nouveaux actionneurs électriques pour des applications en aéronautique"
In aerospace applications, one of the main constraints remains the reliability and the present researches are focusing on fault-tolerant drives for such applications. This study was proposed by S.A.B.C.A. in these research setting, on a electromechanical drive that they designed for the thrust vector control of the first VEGA rocket floor. This drive is based on a three-phase permanent magnet synchronous motor with six pole pairs, driving a ball screw. Alongside the study of this drive, with the same goal, a solution based on a motor with more than three phases has been developed.


08/10/2008() [Lieu : SUD19]
Docteurs Honoris Causa(EPL)
"Cycle de conférences: "Workshop on Computing Sciences and Applied Mathematics"" http://www.info.ucl.ac.be/~yde/DHC


06/10/2008(15.00) [Lieu : auditoire Euler]
Brian HELENBROOK(Clarkson Univ., USA)
"Applications of hp-finite element methods to fluid dynamics"
This talk will be a brief overview of my work applying hp-finite element methods (FEM) in fluid mechanics. Three different areas will be discussed: two-phase flow modeling using moving mesh hp-FEM, iterative methods for hp-FEM, and finally the combination of hp-FEM with reduced order modeling techniques. The discussion of two-phase flow will include an overview of the two-phase simulation method and simulations of droplet collisions that resolve the gas motion in the collision gap. The section on iterative methods will discuss two techniques: p-multigrid which is a framework for accelerating iterative convergence in hp-FEM and a dual-time-stepping preconditioner for the shallow water equations. Lastly, the reduced-order-modeling work will show how low-dimensional dynamical models can be created that accurately represent complex fluid dynamics systems. This work uses the proper orthogonal decomposition applied to hp-FEM data to generate function spaces that are specifically designed for that data. It then re-applies the hp-FEM formalism on this function space to generate the low-dimensional dynamical model.


03/10/2008() [Lieu : Ecole Militaire de Bruxelles]
GraSMecH()
"Journée Posters" http://mecatron.rma.ac.be/pub/GRASMECH/GRASMECH.pdf


03/10/2008(16.15) [Lieu : BARB94]
Liang WU()
"Défense de thèse :"Numerical Simulation of Czochralski Bulk Crystal Growth Process: Investigation of Transport Effects in Melt and Gas Phases""
The current requirement of wafers of larger and larger size and extremely high quality (with respect to impurity, defect and shape control, etc.) for the semiconductor industry, together with the requirement of cost-effective wafers with long carrier lifetimes for the solar market, have made the design of the crystal growth furnace and the whole growth system a very challenging task. Global numerical simulation of bulk crystal growth becomes an indispensable and powerful tool to design, predict and optimize the crystal growth process. Based on more than 20 years research and development experience on crystal growth modeling at CESAME, UCL, the main objective of this thesis aims at developing the next generation of the FEMAG-CZ software product, a fully automatic simulator predicting the entire Czochralski process while handling correctly the switches between the different growth stages, including poly-crystal melting, seeding, conical growth, shouldering, body growth, tail-end stage and after growth cooling. To achieve this goal, new efficient, robust and high-quality automatic unstructured mesh generation algorithms with enough flexibility for any complex geometries was implemented, including a 1D mesh generator by global grade-adaptive method, a 2D initial triangulation by improved sweep line algorithm and an automatic 2D shape-quality unstructured mesh generator by modified incremental Delaunay refinement algorithm. The convection problem in Czochralski crystal growth process represents one of the biggest challenges in crystal growth modeling. In this thesis, a Finite Element Navier-Stokes solver based on unstructured meshes was firstly developed and validated by solving the well-known 2D lid-driven cavity flow problem at different Reynolds numbers. Then, an enhanced turbulent mixing-length model based on the existing mixing-length model improved by an appropriate treatment of the mixing-length boundary layers and a generic transformation method to avoid negative $k$ when solving the turbulent kinetic energy equation by the Newton-Raphson iterative method were introduced and implemented. In practice, gas convection exerts an important effect on the global heat transfer and oxygen concentration both in the silicon melt and silicon crystal in modern Czochralski crystal growth processes. Therefore, laminar and turbulent mathematical models governing the gas convection, thermal distribution and oxygen concentration were developed, and Finite Element numerical methods to solve these governing equations on unstructured meshes were presented. In order to analyze the gas effects on the silicon melt flow, oxygen distribution and global heater transfer, appropriate numerical approaches to capture the wall shear stress exerted by the gas flow and experienced by the silicon melt were implemented and investigated.


26/09/2008(16.15) [Lieu : TERM]
Christophe LEBLANC (iMMC)
"Modélisation hydro-écologique du lac Kivu (Afrique de l'Est)"
Le Lac Kivu est un lac du Rift est-africain, situé entre le Rwanda et la République Démocratique du Congo. D'une superficie de 2370 km² et d'une profondeur maximale de 450m, le Lac Kivu possède une physico-chimie et une écologie particulière. En effet, ses eaux profondes recèlent d'importantes quantités de CH4 et CO2 dissous, respectivement 60 km³ et 300 km³ STP. Les concentrations de CH4 et CO2 semblent avoir augmentées significativement au cours de ces 30 dernières années [Schmid et al, 2005] et devraient atteindre la saturation dans un siècle. Dans le but d'éviter cette saturation, des unités d'exploitation du méthane seront installées d'ici fin 2008. Cependant, l'impact écologique qu'aurait ces exploitations est encore mal connu. En ce qui concerne l'écologie, il a été constaté que la plus grande partie de la production primaire n'était pas consommée par la chaîne trophique et sédimente, contribuant pour environ 1/3 à la production du CH4 dans le lac [J.-P. Descy et al. 2006 - Titze et al. 1978]. L'introduction artificielle de la sardine Limnothrissa miodon en 1950 ne serait pas étrangère à cet état des choses, celle-ci limitant fortement la prédation du zooplancton sur le phytoplancton [J.-P. Descy et al. 2006].
Pour comprendre et quantifier les différents liens existant entre l'écologie, la physico-chime du lac et son méthane, un modèle numérique est tout indiqué.


18/02/2008(16h30) [Lieu : Ba 94]
Ignaas Verpoest(MTM, KULeuven)
"Des fibres naturelles comme renfort de bio-polymères pour des composites 'purement naturels'?"



| contact : Gaëtan Dagnelie | 22/09/2008 |