Julien CHAUCHAT. Fonction actuelle. Formation. Activités de recherche. Etude Postdoctorale

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1 Julien CHAUCHAT IUSTI, Polytech Marseille 5 rue Enrico Fermi Marseille cedex 13, France Bureau : (33) (0) Fax : (33) (0) julien.chauchat@polytech.univ-mrs.fr Nationalité : Français Marié, un enfant Fonction actuelle Etude Postdoctorale Titre : Modélisation diphasique de l interaction écoulement fond granulaire : transport par charriage et formation de dunes. Laboratoire d accueil : Laboratoire IUSTI, Polytec Marseille - CNRS UMR Financement : ANR. Formation Doctorat en Mécanique des Milieux Fluides, mention très honorable - Soutenue le 25 juillet 2007 Laboratoire M2C. Université de Caen, CNRS - UMR D.E.A. en Hydrodynamique Navale et Génie Océanique, mention Bien Ecole Centrale de Nantes Maîtrise et Licence de mécanique, mention Assez-Bien Université de Caen Activités de recherche 2007 Etude postdoctorale - Collaboration CETMEF / M2C Titre : Utilisation de mesures rhéométriques pour la modélisation diphasique du transport sédimentaire. Laboratoire d accueil : Laboratoire M2C. Université de Caen, CNRS - UMR Financement : Centre d Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF). Les résultats obtenus ont permis de montrer la capacité du modèle diphasique à reproduire le phénomène de rejet de dragage par clapage que ce soit la phase de chute ou la phase de transport sur le fond pour des rejets de type sableux sans courant ambiant. L influence de la concentration et du volume initial du rejet ainsi que la taille des particules ont été étudiés et qualitativement reproduit avec le modèle. Un autre aspect de cette collaboration porte sur l étude et la modélisation diphasique de la sédimentation pour un matériel cohésif. Dans le cadre de la collaboration avec le Cetmef nous travaillons actuellement sur des échantillons de vase du Port du Havre. Nous avons introduit des lois rhéologiques spécifiques (contraintes effectives, perméabilité) qui permettent une représentation correcte du phénomène de sédimentation. - Introduction de lois rhéologiques spécifiques pour représenter la sédimentation de matériaux cohésifs (vase) - Simulation numérique du rejet de dragages par clapage par une approche diphasique 1

2 Thèse de doctorat Titre : Contribution à la modélisation diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens. Direction de thèse : S. Guillou et K. D. Nguyen Soutenance : Thèse soutenue le 25 juillet 2007 avec mention très honorable Jury : M. Olivier Thual, Professeur des Universités à l INP Toulouse (Rapporteur, Président) M. Olivier Simonin, Professeur des Universités à l INP Toulouse (Rapporteur) M. Philippe Sergent, Directeur scientifique du CETMEF (HDR) M. Sylvain Guillou, Maître de Conférence à l Ecole d ingénieurs de Cherbourg (HDR) M. Kim Dan Nguyen, Professeur à l Université de Caen Laboratoire d accueil : Laboratoire M2C. Université de Caen, CNRS - UMR Financement : Programme Européen FLOCODS/Centre d Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF). Cette thèse constitue une contribution à la modélisation numérique diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens. L approche diphasique diffère de l approche dite classique en résolvant des équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de transport pour l énergie cinétique turbulente séparément pour chaque phase. Les interactions entre le fluide et les particules sont alors représentées par des termes de transfert entre les deux phases. Le travail présenté dans cette thèse porte essentiellement sur la modélisation de la turbulence dans les écoulements diphasiques fluide particule. En terme de résultats, nous montrons que l approche développée est capable de reproduire quantitativement les principaux processus mis en jeu dans le transport sédimentaire de particules non cohésives : la sédimentation et la dispersion turbulente des particules en milieu dilué. Le modèle développé confirme l existence d une différence de vitesse horizontale entre les particules et l eau. Il simule les effets de dispersion des particules par le mouvement turbulent du fluide et l atténuation de l énergie cinétique turbulente du fluide due à la présence des particules. Une autre originalité de ce travail est de proposer un modèle diphasique à surface libre, bidimensionnel vertical, pour la simulation du transport sédimentaire. Nous avons identifié des lacunes entre les théories et les expériences notamment pour la simulation de la turbulence en écoulement dense. Nous proposons des solutions pour améliorer la simulation du comportement de matériaux cohésifs. Une tentative de simulation hydrosédimentaire sur l estuaire de la Seine est présentée. Le phénomène de bouchon vaseux est qualitativement reproduit par le modèle sans qu aucune loi d érosion ou de dépôt ne soit imposée. Mots-clés : Ecoulement diphasique ; Sédiment (Géologie) transport ; Turbulence ; Modèles mathématiques ; Simulation par ordinateur ; Littoral ; Estuaires - Modélisation numérique du transport sédimentaire par une approche diphasique - Développement et validation de modèles de turbulence pour la phase solide (particule) et la phase fluide par comparaison avec des données expérimentales - Simulation des principaux processus mis en jeu dans le transport sédimentaire : sédimentation, transport en suspension et érosion/dépôt 2

3 Stage de D.E.A. Lieu : Centre de Recherche pour l Architecture et les Industries Nautiques (C.R.A.I.N.), La Rochelle Titre : Etude de la radiation d ondes par une carène de Class America : validation d un outil de calcul en fluide visqueux. Directeur : B. Alessandrini L objectif de cette étude est d étudier les possibilités du code de calcul ICARE3D, développer par l Ecole Centrale de Nantes, pour la prédiction de performance en dynamique des voiliers. Nous avons choisi de développé une procédure de simulation qui consiste à imposer à une carène le torseur des forces extérieures qui lui sont appliquées. Cette procédure permet de représenter explicitement les efforts aérodynamiques transmis à la carène par les voiles. Pour illustrer ces développements nous avons étudié la réponse du navire à des oscillations du vent modélisées dans le code par une variation de l effort de traction. Nous avons montré qu une oscillation de l effort de traction pouvait entraîner une diminution de la vitesse de la carène supérieure à l ordre de grandeur de la précision recherchée par les concepteurs de Class-America. - Installation et optimisation du code de calcul ICARE3D sur différentes plateformes - Développement et validation d une procédure de simulation permettant d aborder l étude du comportement dynamique des carènes de navire avec ICARE3D Stage d initiation à la recherche - Maîtrise de mécanique Lieu : Bassin d Essai des Carènes, D.G.A., Val de Reuil Titre : Etude numérique des performances hydrodynamiques d un générateur de houle. Directeur : L. Boudet L objectif de cette étude est d évaluer les performances hydrodynamiques d un batteur à houle type volet battant (FLAP). Une étude théorique sur la modélisation de la génération d onde par un tel batteur à houle est présentée pour la génération d une houle régulière monochromatique (théorie linéaire). La génération d une houle irrégulière est obtenue par la superposition d une infinité d ondes élémentaires obtenues dans le cadre de la théorie linéaire. Un programme Fortran a été développé pour calculer les caractéristiques de la houle générée en fonction des dimensions du canal et des caractéristiques du batteur. A partir de deux critères que sont la cambrure de la houle et l angle maximum de débattement du batteur nous déterminons la gamme fréquentielle d utilisation d une installation. Une application est faite sur les deux installations du Bassin d essais des carènes possédant un générateur de houle : la cuve à houle Roger BRARD et le bassin de traction B Etude théorique de la génération d ondes par un batteur à houle complexe (deux volets articulés) - Application sur différentes installations pour déterminer leurs limites d utilisation en terme de fréquence des vagues en houle régulière et irrégulière 3

4 Publications Articles dans des revues internationales avec comités de lecture K. D. Nguyen, S. Guillou, J. Chauchat and N. Barbry. A two-phase numerical model for suspended-sediment transport in estuaries. Soumis à J. Comp. Phys., Manuscript Number JCOMP-D J. Chauchat, S. Guillou, N. Barbry and K. D. Nguyen. Simulation of the turbidity maximum in the Seine estuary with a two-phase flow model. Soumis à C. R. Acad. Sci. IIB, Manuscript Number PTE J. Chauchat and S. Guillou. Turbulence closure for sediment transport two-phase flow model in dilute flow. Soumis à J. Geophys. Res., Manuscript Number 2007JC Communications dans des congrès internationaux avec actes et comités de lecture J. Chauchat, S. Guillou and K. D. Nguyen (2007), A 2D vertical two-phase flow model for sediment laden flows. EGU - General Assembly, Vienna, April 2007, Geophysical Research Abstracts, Vol. 9, J. Chauchat, S. Guillou and K. D. Nguyen (2006), Numerical simulation of the water-sediment mixed flow in a periodic channel by a two-phase model, in Flow simulation in hydraulic engineering / Dresdner Wasserbaukolloquium, edited by H.-B. Horlacher and K.-U. Graw, pp , ISBN J. Chauchat, S. Guillou and K.D. Nguyen (2006). Modelling of sediment transport and turbidity maximum in estuaries by a Two-Phase Approach : Application to the Seine Estuary. 2nd Sino-American Workshop on Advanced Computational Modeling in Hydroscience and Engineering, Nov , Beijing, China, 10 p. (cdrom). K.D. Nguyen, S. Guillou, N.V. Phan and J. Chauchat (2005). Numerical Modeling for sediment transport in estuaries and coastal zones : Application to the Gironde and the Seine estuary, International Workshop on Sediment Transport in Rivers and Transitional Waters MAY 2005, Gdansk, Poland (cdrom). Communications dans des congrès nationaux avec actes et comités de lecture J. Chauchat, S. Guillou, D. Pham Van Bang et K.D. Nguyen (2007). Modélisation diphasique de la dispersion turbulente dans le transport en suspension de particule sédimentaire, XVIIIème Congrès français de mécanique, aout 2007, Grenoble, 6 p. (cdrom). J. Chauchat, S. Guillou et K.D. Nguyen (2006). Simulation de la sédimentation d une suspension de sphères par un modèle diphasique, 41ème Colloque Annuel du Groupe Français de Rhéologie, Octobre 2006, Cherbourg, pp (cdrom). J. Chauchat, S. Guillou et K.D. Nguyen (2005). Ecoulement turbulent sur une dune sous-marine, XVIIème Congrès français de mécanique. 29 août au 2 septembre 2005, Troyes, 6 p. (cdrom). J. Chauchat, S. Guillou, N.V. Phan, N. Barbry et K.D. Nguyen (2004). Simulation numérique du transport sédimentaire dans l estuaire de la Seine avec un modèle diphasique 2DV, VIIIème Journées Génie Côtier - Génie Civil. 7-9 Septembre 2004, Compiègne, pp , ISBN Communications dans des congrès sans actes J. Chauchat, S. Guillou et K.D. Nguyen (2007). Two-phase flow modelling for sediment transport, Workshop GDR MiDi & Turbulence, 2 February 2007, Paris. Rapports et notices techniques J. Chauchat, S. Guillou et K. D. Nguyen. Utilisation de mesures rhéomètriques pour la modélisation diphasique du transport sédimentaire. Rapport d étude contrat n H054 (en préparation), 2007, Financement CETMEF (montant : c ). J. Chauchat, S. Guillou et K. D. Nguyen. Notice utilisateur du code de calcul Navier-Stokes Multi-Phase (NSMP), 2007, Laboratoire M2C - UMR CNRS 6143, 40 pages. 4

5 J. Chauchat, S. Guillou et K. D. Nguyen. Etude de la sédimentation et du transport en suspension dans un canal hippodrome avec un modèle à deux phases. Rapport d étude contrat n , 2007, 72 pages, Financement CETMEF (montant : c ). Séminaires J. Chauchat. Contribution à la modélisation diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens. Laboratoire LUSAC (Cherbourg), 8 novembre J. Chauchat. Contribution à la modélisation diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens. Laboratoire LMPG (Le Havre), 28 Septembre J. Chauchat. Application d un modèle diphasique bidimensionnel vertical à l estuaire de la Seine. Laboratoire M2C (Caen), 26 octobre Compétences Modélisation en mécanique des fluides - Ecoulements environnementaux Méthodes numériques Ecoulements diphasiques Ecoulements à surface libre Modélisation de la turbulence Codes de calcul Informatiques Systèmes Programation Visualisations Bureautique Langues Anglais Allemand Différences Finies, Volumes Finis, Eléments Finis Analyse numériques Modèles particulaires à deux fluides Interactions turbulentes fluide-particule Théories cinétiques des écoulements granulaires Modèles hydrostatiques et non-hydrostatiques Méthode de projection Modèle de turbulence : longueur de mélange, k-l et k-ε Modèle de turbulence diphasique du premier ordre ROMS, Icare3D, Reva, Fluent Linux, Unix, MS Windows Fortran 77/95, IDL, Matlab and Python Portage et optimisation (IBM SP4/5) Parallélisation MPI et OpenMP Tecplot, Gnuplot LATEX, Open et Microsoft Office 775 au TOEIC (2006) Scolaire 5

6 Activités pédagogiques et d encadrement Activités pédagogiques Vacataire Université de Caen H éq. TD Modélisation numérique - Maîtrise de mécanique - Travaux Pratiques (2 x 12 H) et Mise en place des supports de TP : sujet et codes sources Résolution d une ED de diffusion / convection 1D par différences finies Résolution d une EDP elliptique 2D par éléments finis - Travaux Dirigés (35 H) Analyse de convergence et de stabilité (Lax, Von Neumann) Mise en pratique de la méthode des éléments finis sur 4 éléments Mécanique des fluides - Maîtrise de mécanique - Travaux Dirigés (46 H) Dynamique des fluides réels Professeur des lycées - Lycée Jeanne d Arc, Caen - Professeur suppléant en mathématiques et physique-chimie, niveau 2nde, 1 re, Terminale (1 mois) - Professeur de mathématiques, Option mathématiques Terminale L (8 mois) - Cours de soutien en mathématiques et physique-chimie, niveau Lycée et Prepa HEC (8 mois) Encadrement Etudiante Intitulé Sabine Lohier - Maîtrise de mécanique Etude numérique de l écoulement turbulent sur une dune sous-marine Lieu Laboratoire M2C. Université de Caen, CNRS - UMR Contenu Introduction à la modélisation des écoulements à surface libre Introduction à la modélisation de la turbulence (Longueur de mélange et K-L) Initiation au calcul scientifique (environnement UNIX) Autres activités Pratique de la voile en compétition au niveau régional et national en tant que skipper et équipier sur différents dériveurs et habitables Moniteur de voile - Société des Régates de Caen-Ouistreham Habitables, dériveurs et catamarans - Responsable de la section enfants (6-9 ans) en 1999 (4 Moniteurs) - Responsable de la section habitable en 2000 (2 voiliers de 8 mètres) 6