HDR – Claudia Cogné : Apport de la modélisation aux procédés d’élaboration de matériaux solides hétérogènes

Claudia COGNE défendra son HDR le Mardi 10 Avril 2018 à 14H, Amphithéâtre de la BU Sciences, sur
“Apport de la modélisation aux procédés d’élaboration de matériaux solides hétérogènes”

Composé de :

Michel HAVET Professeur (ONIRIS, Nantes) Rapporteur
Hervé MUHR Directeur de Recherche (ENSIC, Nancy) Rapporteur
Khashayar SALEH Professeur (UTC, Compiègne) Rapporteur
Jocelyn BONJOUR Professeur (INSA, Lyon)
Mohamed GUESSASMA Professeur (UPJV, Saint-Quentin)
Jean-Louis LANOISELLE Professeur (UBS, Pontivy)
Denis MANGIN Professeur (UCBL, Lyon)
Roman PECZALSKI Professeur (UCBL, Lyon)

Résumé
Mes activités de recherche sont divisées en deux axes : (i) les procédés de congélation et (ii) les milieux particulaires.
I. Les Procédés de congélation
Etudier la cristallisation de l’eau de façon théorique et pratique permet de corréler les paramètres opératoires du procédé à la taille et à la morphologie des cristaux. Cette démarche est particulièrement utile pour l’intensification de procédés, l’extrapolation de procédés, ou la maîtrise des propriétés d’usage des produits formés. La synthèse de mes travaux peut se découper en deux grandes parties qui reflètent les deux mécanismes de la cristallisation :
(a) les travaux traitant de la mise en œuvre de la congélation pour différents types de produits (agro-alimentaires, pharmaceutiques, effluents industriels). Dans cette catégorie, différents procédés de congélation (congélation convective, congélation sous vide, congélation sur paroi froide) sont optimisés en vue de maîtriser la qualité finale du produit et/ou accélérer les cinétiques de congélation.
(b) les travaux traitant du déclenchement de la nucléation des cristaux. Les bénéfices apportés par les nouvelles technologies telles que les ultrasons, par l’intensification de procédé, ou l’optimisation de phases ont été abordés.
Bien que les problématiques soulevées par ces sujets soient différentes, dues à des domaines d’applications divers (agro-alimentaire, génie pharmaceutique, cosmétologique ou environnement), la démarche globale développée est restée la même. Elle consiste en trois étapes :
1. Caractérisation des propriétés du produit à congeler afin de connaître les limites du procédé et d’alimenter au mieux les modèles numériques. Des dispositifs expérimentaux ont été développés afin de déterminer les propriétés thermophysiques du produit étudié et les conditions d’équilibre liquide-solide. La complexité de certaines configurations (notamment les hautes pressions et les hautes températures générées par les ultrasons) n’a pas toujours permis de mesurer expérimentalement ces grandeurs ; le cas échéant, elles sont issues de la bibliographie et utilisées sans validation expérimentale.
2. Modélisation des cinétiques de cristallisation afin de maîtriser finement la conduite du procédé et de sécuriser le changement d’échelle. Cette étape repose sur l’analyse des différents phénomènes mis en jeu, leur mise en équation et la résolution du système. Les modèles développés sont ensuite validés pour certaines configurations à partir de valeurs expérimentales et/ou de données issues de la bibliographie. Enfin, l’étude paramétrique du modèle permet de définir les facteurs influents du procédé et de déterminer des tendances d’évolution.
3. Observation de la structure du produit fini afin de corréler les paramètres procédé à la qualité finale du produit. La taille cristalline et la morphologie des cristaux confèrent au produit final ses futures qualités d’usage. L’analyse microscopique des produits congelés permet donc de déterminer les paramètres influents et d’étudier les mécanismes de croissance de la glace.

II. Les milieux particulaires
Dans le domaine des matériaux granulaires, mon activité s’est centrée sur la modélisation de matériaux fonctionnels et du comportement thermo-mécanique des milieux particulaires. Ce travail suppose la détermination des caractéristiques intrinsèques des produits élaborés mais aussi leur comportement sous sollicitations externes. Dans cette partie, je me suis focalisée sur les travaux numériques en utilisant des codes de calcul « maison ». Les données expérimentales, étape importante pour la validation des modèles, ont été fournies par les diverses collaborations ou des données bibliographiques.
(a) Comportement thermo-mécanique des milieux particulaires
L’approche des milieux discrets basée sur le caractère discontinu des systèmes multi-corps permet de mieux comprendre les phénomènes activés à l’échelle du grain et d’approcher la nature de l’interface de contact et son évolution au cours du temps. La thèse de V.D. Nguyen soutenue en 2009 s’est focalisée sur le comportement thermique de l’interface de contact soumise au cisaillement dynamique pour simuler l’échauffement de machines-outils. Ce travail sur l’introduction des transferts thermiques dans le code MULTICOR a conduit à une autre application concernant l’étude des écoulements et des phénomènes thermiques générés par frottement lors de la vidange de silos.
(b) Modélisation de matériaux fonctionnels
Concernant l’étude de matériaux fonctionnels à structure complexe, la forte anisotropie des matériaux générés n’a pas permis d’utiliser un des nombreux modèles analytiques de conductivité thermique issus de la littérature. Une modélisation tri-dimensionnelle tenant compte des répartitions et des interconnexions entre phases a donc été développée. Grâce à la méthode des éléments discrets, le modèle développé représente au plus près la géométrie complexe du milieu, en simulant un empilement aléatoire de billes sous contraintes. L’outil développé permet d’aider les élaborateurs dans le choix et le dimensionnement (taux, taille, forme, interconnexion, …) des phases en présence.

Jerome Bastien Seminar

Jérome Bastien, MCU of the Interuniversity Laboratory of Motor Biology (LIBM), Lyon I University, will give a seminar in Bordet Room, Thursday 26/04/2018, 14:00

Title : Friction, Identification in Biomechanics and train circuits.

Summary : I worked on the modeling of friction laws on dynamic systems with finite number of degrees (theoretical results of existences and uniqueness and convergence of numerical schemes). These models have, among other things, been used to model real systems (engine belt tensioner or rolling vehicles). For about ten years, I am interested in the modeling of the movement within the CRIS, become LIBM. From experimental data, procedures for identifying biomechanical parameters have been developed in the case of some simple movements.

Recently, the complete analytical description of the plane workspace (the area of ​​the plane that can reach the distal end of the upper limb of a human for example) has been proposed, in a purely geometric way, without any symbolic calculation, such as is usually done.

At the same time, a patent was filed in 2012 on miniature train tracks. In addition to theoretical enumeration results, oddly resembling the notion of self-avoiding polygons, a didactic and geometric use by this game is being exploited for high school students.

I will expose all of this work from the presentation, simplified and updated, of my HDR (2013), available on http://utbmjb.chez-alice.fr/recherche/articles_provisoires/HDRtranspa_Jbastien.zip

BARCamp at the Health BU

Come on Thursday, January 25 at 12:30 pm in the lobby of the Rockefeller Health BU at the first BARCamp of the year!

Two PhD students will share their passion for research,

  • Annick Roul presenting the results of his experiments on cutaneous chemical exposure
    and

  • Behnam Khadem (LAGEP) by explaining to you in English, his work on Design, scale up and optimization of double emulsion processes and its applications in the pharmaceutical, cosmetic and food industry.

    Hoping to meet you there!

  • 10 years CARNOT: MY PARTNER RESEARCH IN 180s

    MY PARTNERSHIP RESEARCH in 180s enables researchers from the Carnot Engineering@Lyon Institute to present
    their partnership research experience with an SME that has led to an innovative object.
    Complete info
    INVITATION

    1st prize : a value of 50 000 € is the financing of a postdoc for one year
    Closing : January 16, 2018
    INFORMATION AND CANDIDACY TO SEND TO: communication@engineering-at-lyon.org
    04 72 29 15 69

    Seminar: Eduardo Schultz, doctorant à l’université RWTH/Aachen

    Eduardo Schultz, a PhD student at RWTH/Aachen under the supervision of Pr Alexander Mitsos, is visiting the LAGEP this month, and will give a seminar on Friday 27 October 14h, room Jacques Bordet.

    Title: Dynamic optimization with inequality path constraints

    Dynamic optimization with inequality path constraints is present in several engineering problems, where the models are usually described by a system of ODEs, DAEs or PDEs. These problems are infinite problems with infinite degrees of freedom and infinite constraints, since the optimization is performed over the independent variables domain. Most of the methods available in the literature to solve dynamic optimization problems do not guarantee the satisfaction of constraints over the entire domain. Two algorithms are presented in order to solve dynamic optimization problems which guarantee satisfaction of path constraints. The first algorithm is applied to systems described by PDEs, based on an adaptavie restriction and relaxation of the path constraint, extending the algorithm developed by Fu et al., 20151. The second one is a new algorithm based on Taylor approximation of the path constraint, that can be applied to ODEs and DAEs. Both algorithms are ilustrated by a case study composed by a PFR reactor where the objective is to maximize the concentration of product leaving the reactor, controlling the temperature in the jacket and without violating the maximum temperature inside the reactor.
    1Fu J et al., 2015, Local optimization of dynamic programs with guaranteed satisfaction of path constraints, AUTOMATICA, Vol: 62, Pages: 184-192.

    ” From Doctorate to Employment “

    The Université de Lyon proposes in the section “Doctorat”, the setting up of a new system initiated by the Department of Doctoral Studies at the University of Lyon, with the expertise of OPE (Objective for Employment), ” From Doctorate to Employment “.

    It is presented in the form of a six-month program led by experts, for the support of doctors tailored to the search for a permanent job outside the academic sector. This course is based on a collective dynamic led by professional trainers, and associated with a personalized accompaniment adapted to their profile.

    The program of the device, with the contacts to be taken, is

    http://www.universite-lyon.fr/doctorat/l-universite-de-lyon-lance-un-nouveau-dispositif-du-doctorat-a-l-emploi–353353.kjsp?RH=PHD

    and a Presentation Note ED-OPE 07-2017-1

    Journées du LAGEP : June 22nd and 23rd, 2017

    These scientific days are an unmissible annual meeting for the laboratory. They are an excellent opportunity for the PhD students to present their angoing research (oral presentations and poster sessions) to the laboratory staff and partners. They will take place on June 22nd and 23rd, 2017 at Petit-Amphi of CPE Lyon. Event not to be missed !

    Scientific program HERE

    Contacts :

      Isabelle Pitault (pitault@lagep.univ-lyon1.fr)
      Noureddine Lebaz (noureddine.lebaz@univ-lyon1.fr)

    LAGEP is member of Carnot institut since 2011.

    (Français) Concours Logo LAGEP

    Hello everyone,

    Last month we proposed to our PhD students and post-doctoral students to remaster the LAGEP logo.
    Oceane makes the following proposition:

    So if you like, vote for!

    Seminar: Questions around the control and optimization of the effects of the ultrasonic cavitation field

    This Thursday, March 23 at 2:00 pm in Salle Bordet Stéphane Labouret kindly agreed to give a presentation whose title is:
    “Questions around the control and optimization of the effects of the ultrasonic cavitation field”

    Codegepra: Process engineering thesis award supported in 2015 in the field of process engineering

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