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Conception Modélisation Procédés

La simulation multi-échelle a le vent en poupe

Avec l’augmentation considérable des moyens de calculs, la simulation multi-échelle est désormais à la portée des chercheurs. À IFPEN, elle fait l’objet d’importants développements.

Régis Andreux

Régis Andreux
Chef de projet
Direction Conception Modélisation Procédés
regis.andreux@ifpen.fr

Dans l’industrie, les procédés mettent souvent en jeu des phénomènes physiques d’échelles spatiales et temporelles très différentes. C'est le cas par exemple pour les procédés de conversion thermochimique de la biomasse lignocellulosique, sur lesquels IFPEN travaille depuis plusieurs années.

Les phénomènes hydrodynamiques et réactionnels qui contrôlent les performances du procédé et la qualité des produits apparaissent simultanément depuis des échelles nanométriques jusqu'à celles du procédé, qui peuvent atteindre plusieurs mètres.

Mais les prendre tous en considération dans une simulation numérique est souvent hors de portée des moyens informatiques actuels. La simulation multi-échelle apporte une solution.

L’idée est d’identifier, dans le procédé que l’on souhaite étudier, les phénomènes physiques les plus importants, d’établir leurs échelles caractéristiques puis de développer pour chacun d’entre eux des codes de calcul spécifiques. On peut ainsi les simuler, les comprendre et les modéliser indépendamment les uns des autres.

L'objectif est d'utiliser successivement les résultats des simulations aux petites échelles comme paramètres d'entrée des simulations aux plus grandes échelles. Cela permet de comprendre les effets des interactions entre tous ces phénomènes ayant différentes échelles caractéristiques. À terme, il s'agit de faire interagir directement ces codes de calculs pour comprendre les effets du couplage multi-échelle.

Pour relever ces défis, IFPEN s'est doté de toute une gamme de logiciels et de moyens de calcul haute performance. Un tremplin pour accélérer ses recherches, notamment sur les nouvelles technologies de l'énergie.

La simulation multi-échelle est une approche de R&D relativement récente.
Elle consiste à simuler chaque phénomène à l'échelle de temps et d'espace la plus pertinente. La superposition de ces échelles offre à la fois une vue globale du système, la possibilité de zoomer sur des zones particulières et de prédire le comportement du système sur différentes périodes de temps.

Lien externe
+ Site Sciences de l'Ingénieur


 

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Sophie Jullian, Directeur Scientifique IFPEN

La simulation multi-échelle est utilisée dans toutes nos activités de recherche, que ce soit dans le domaine des hydrocarbures, des procédés ou des moteurs. IFPEN est l’un des rares organismes au monde à maîtriser cette approche intégrative et à l’appliquer dans tous ses travaux.

Sophie Jullian, Directeur scientifique d'IFPEN