Laboratoire ROBERVAL - Lefrançois Emmanuel

Emmanuel Lefrançois

Professeur des Universités (2013) - UTC/Laboratoire ROBERVAL Court CV en anglais (PDF)

Contact : emmanuel.lefrancois @ utc.fr

Thèmes de recherche

Méthodes numériques

Couplages multiphysiques

Schémas de couplage

Enseignements (Université de Technologie de Compiègne)

NF04 : Méthodes numériques (éléments finis, matlab : application thermique fluide potentiel, acoustique, élasticité)

TF01 : Mécanique des fluides incompressibles (Branche)

NOUVEAU ! CF04 :" Mécanique des fluides numérique et couplage multiphysiques" (Branche) Télécharger flyer

Axes de Recherches

Couplage fluide-structure en fluides légers (aéroélasticité) et fluides lourds (correction des schémas de couplage par intégration des effets de masse ajoutée).
Interactions fluide/structure appliqué à l'éolien/hydrolien.

Centres d'intérêts : PPL/A, aéromodélisme, natation, astronomie, FFTIR

Activités de Recherches

Développement d'outils numériques spécifiques pour l'analyse multi-échelles en temps et en espace des espaces bâtis. En raison de la largeur des spectres, le recours à des méthodes duales/hybrides/éléments finis classiques est une solution séduisante pour la mise en place du double couplage opérant entre l'enthalpie interne des bâtiments, les murs et l'aéraulique externe. A termes, il pourrait être envisagé de ne plus avoir à manipuler le moindre coefficient d'échange convectif...

Chaîne de traitement de couplage fluide-structure parallélisée développée autour d’un concept de couplage modulaire qui pour en simplifier la description, consiste à associer un code de calcul à chaque physique concernée et coupler le tout via un environnement de type calcul parallèle (projets PILCAD et PILCAM2) :

solveur fluide : compressible, visqueux, ALE, capture de chocs ;

solveur structure : dynamique, non linéarités géométriques ;

déformation du maillage : approche MSA (IJNME, 2008)

Application principale au développement d’outils numériques pour l’analyse des phénomènes de couplage fluide-structure au sein des propulseurs de moteurs fusée (partenariat CNES/ONERA/SNECMA/ASTRIUM, groupe de recherche ATAC).

Amélioration de l’outil dédié issu du modèle de Pekkari (1994, Volvo), prévu pour la prédiction du décalage aéroélastique dans les propulseurs de moteurs fusée en présence d’un choc interne (écoulement sur-détendu). L’amélioration de ce modèle résulte des analyses plus fines de couplage obtenues par la chaîne de traitement.

Schéma de couplage itératif multicodes étendu pour viser l'indépendance des propriétés de convergence vis-à-vis de la densité du fluide considéré (gaz ou liquide). L'assurance de la convergence itérative entre le fluide et la structure entre deux pas de temps successifs est renforcée par le recours à une technique de préconditionnement basée sur une estimation de la matrice de masse ajoutée de la structure. Sans cette approche, toute convergence avec ce type de schéma est difficile voire impossible au delà d'une densité critique. Les applications portent aussi bien des cas de mouvements de corps rigides (squat, réseaux tubulaires...) que des cas de déformation élastique.

Co-directions de thèses (soutenues et en cours)

Bo YANG [ 2020-...] Simulation numérique de l'effet de squat en milieux confinés avec approche POD
Cyril CALMETTES [2016-...] (Direction assurée par E. Perrey-Debain) Aéroacoustique des injecteurs (Airbus)
Daniel HASKO [2016-...] (Direction assurée par E. Noppe) Développement d’une pompe hydraulique au meilleur rendement de sa catégorie
Samer TAOUM [2013-17] Analyse duale par éléments finis des échanges thermiques dans le milieu urbain
Anais BRANDELY [2013-16] Modélisation et simulation numérique du ballottement : application à la tenue mécanique de réservoirs automobiles
Sébastien GONZALEZ [2009-13] Caractérisation et l’Identification des Sources Sonores dans les COmposants Hydrauliques
Mengdi SONG [2009-13] Modèle numérique de couplage fluide-structure d’une pompe à membrane innovante
Nisrine ALDERF-MOHAMAD [2006-10] Prédiction numérique du surenfoncement dynamique des navires dans des chenaux fortement confinés

Co-encadrements de thèses

Pierre DEBAILLON [2001-05] Simulation numérique du phénomène de sur-enfoncement des navires
Isabelle FAROU-FRESON [2000-04] Simulation numérique du phénomène de clapage en mer

Collaborations industrielles

[+] SANOFI Dimensionnement banc hydrauliques
[+] ACC La Jonchère (Performance aéraulique d'étuveuse)
[+] CETIM (Génération de bruits dans les vérins)
[+] CNES (Aéroélasticité dans les tuyères)
[+] GDF (Organe de protection contre les sur-débits)
[+] Lajous (Cœfficients de pertes de charges)
[+] MEXEL
[+] TAMI Industries
[+] TEREOS (Performance décanteur)
[+] ACC-ALFI (Performance aéraulique d'étuveuse)

Parcours de recherche

[2015] Professeur des Universités au Dépt. Génie des Systèmes Urbains (GSU) UTC - Laboratoire ROBERVAL (Rattachement)

[2013] Professeur des Universités au Dépt. Génie des Systèmes Urbains (GSU) UTC - Laboratoire Avenues

[2009] Habilitation à Diriger des Recherches (20/11/2009, UTC)

[2000-13] Maître de Conférences au Dépt. GSM UTC - Laboratoire Roberval CNRS UMR 6253

[1998-2000] Post-doctorat CORIA/CNES. Convention No 99/CNES/5652.

[1994-98] Doctorat en Mécanique (Mécanique des Fluides), Université de Rouen, Laboratoires LMFN CORIA - UMR 6614 et LMR - UMR 6138 INSA de Rouen.

[1993-94] Service national dans la Marine Nationale

[1992-93] DEA d’Energétique et d’Aérothermochimie option Mécanique des Fluides, LMFN - CORIA, Université de Rouen (76).

[1991-92] Maîtrise de Mécanique à l’Université de Rouen

[1990-91] Licence de Mécanique à l’Université de Rouen

[1988-90] DEUG A option Mécanique des Fluides - Université de Rouen.

[1988] Baccalauréat B - Sciences économiques et sociales, lycée Saint Jean-Baptiste de la Salle (Rouen)

Bibliographie

Ouvrages

G. Dhatt, G. Touzot, E. Lefrançois, Finite Element Method, Wiley, 620 pages, 2012.

G. Dhatt, G. Touzot, E. Lefrançois, Méthode des éléments finis, Lavoisier, 600 pages, 2005.


Articles

[23] S. Kaidi, E. Lefrançois, H. Smaoui, Numerical modelling of the muddy layer effect on ship squat and resistance Ocean Engineering, Vol. 199, 1 March 2020, 106939, doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.106939

[22] D Hasko , L. Shang , E. Noppe , E. Lefrançois, Virtual assessment and experimental validation of power loss contributions in swashplate type axial piston pumps Energies 2019, 12(16), 3096, doi.org/10.3390/en12163096

[21] A. Boujelben, A. Ibrahimbegovic, E. Lefrançois, Efficient modeling of large overall motion of giant wind turbine flexible blades accounting for fluid-structure interaction with potential flow, Applied Mathematical Modelling, 2019, 2020, 77, 3925-407, doi.org/10.1016/j.apm.2019.07.033

[20] S. Taoum, E. Lefrançois, Dual analysis for heat exchange: application to thermal bridges, Computers and Mathematics with Applications, 2018, 2018, Vol. 75, Issue 10, pp. 3471-3487, 2018

[19] E. Lefrançois, How an added mass matrix estimation may dramatically improve FSI calculations for moving airfoils, Applied Mathematical Modelling, 2017, 51 (2017) pp. 655-668

[18] E. Lefrançois, A. Brandely, S. Mottelet, Strongly coupling partitioned scheme for enhanced added mass computation in 2D fluid-structure interaction, Coupled Systems Mecahnics, An International Journal, Vol. 5, No. 3, pp. 235-254 12/2016

[17] Sergent, P., E. Lefrançois, and N. Mohamad. Virtual bottom for ships sailing in restricted waterways (unsteady squat). Ocean Engineering, Vol. 110, 2015, pp. 205–214.

[16] K. Saleh, M.-T. Mufarej Abou Jaoude, M. Morgeneyer, E. Lefrançois, O. Le Bihan, J. Bouillard, Dust generation from powders: a characterization test based on stirred fluidization, Powder Technology, 01/2014, 255, 141-148

[15] M. Song, E. Lefrançois, M. Rachik, Development of a partitioned algorithm for fluid-structure coupling with no fluid density dependency, Computer & Fluids, 2013, pp. 190-202, DOI : 10.1016/j.compfluid.2013.05.022

[14] E. Lefrançois, Frequency dependency of side loads resulting from shock motion in a forced oscillating rocket nozzle Computer & Fluids, 2011, vol. 49, n^o1, pp. 222-23

[13] E. Lefrançois, Fluid-structure interaction in rocket engines : Analysis of side-loads resulting from rigid body rotation, EJCM Fluid-structure interaction, Vol.19, 5-6-7/2010, pp. 637-652.

[12] E. Lefrançois, J.-P. Boufflet, An introduction to fluid-structure interaction : application to the piston problem, SIAM Review, Vol. 52, Issue 4, pp. 747-767 (2010) ===> Link to WEB SITE!

[11] E. Lefrançois, Numerical investigation of the side-loads resulting from rigid body motions of an over expanded nozzle engine, IJNMF, DOI : 10.1002/fld.2268 (2009).

[10] N. Alderf, E. Lefrançois, Ph. Sergent, P. Debaillon, Transition effects on ship vertical stability in highly restricted waterways, JEME, Vol. 224, No 2, pp. 141-153, (2010)

[9] N. Alderf, E. Lefrançois, Ph. Sergent, P. Debaillon, Dynamic ship response integration for numerical prediction of squat in restricted waterways IJNMF, Volume 65, Issue 7, pages 743-763, (2011)

[8] D.P. Van Bang, E. Lefrançois, Ph. Sergent, F. Bertrand, Expérimentation par IRM et modélisation par éléments finis de la sédimentation-consolidation des vases, La Houille Blanche, No 03-2008.

[7] E. Lefrançois, A simple mesh deformation technique for fluid-structure interaction based on a submesh approach, IJNME, No 75, pp. 1085-1101, 2008.

[6] I. Fréson, E. Lefrançois, G. Dhatt, P. Sergent, Modèle numérique de clapage - phase de chute, REMN, Vol.16 - No 8/2007, pp. 965-988.

[5] E. Lefrançois, Numerical validation of a stability model for a flexible over-expanded rocket nozzle, IJNMF, Vol. 49, Issue 4, October 2005, pp 349-369.

[4] A.-S. Mouronval, H. Hadjadj, E. Lefrançois, Une méthodologie générale pour l’étude numérique du couplage fluide-structure, REEF, Vol. 12 - No 5/2003,pages 519-554.

[3] E. Lefrançois, G. Dhatt, D. Vandromme, Fluid-Structure Interaction Numerical study of the aeroelastic stability of an overexpanded rocket nozzle, REEF. , Vol. 9 - No 6-7/oct. 2000, 727-762.

[2] E. Lefrançois, G. Dhatt, D. Vandromme, Modèle numérique de couplage fluide-structure avec applications aux moteurs fusée, REEF, Vol. 8 - No 2/1999, pages 159-199.

[1] E. Lefrançois, G. Dhatt, D. Vandromme, Fluid-Structural Interactions with Applications to Rocket Engines, IJNMF, Vol. 30 - 1999, pages 865-895.

TICE ( Technologie De l'Information et de la Communication pour l'Education )

Développement d’un module multimédia Utilisation industrielle de la Modélisation

www.utc.fr/ mecagora

Conférences internationales avec comités de lecture et publication des actes

[24] S. Kaidi, E. Lefrançois, H. Smaoui, Numerical modelling of the muddy layer effect on ship squat and resistance 5th MASHCON Conference, 19-23 Mai 2019, Ostend, Belgium

[23] M. Ali, S. Kaidi, E. Lefrançois, Effect of the muddy area on the surface wave attenuation and the ship’s squat, CILAMCE 2018 - XXXIX Ibero-Latin American Congress on Computational Methods in Engineering, Paris/Compiègne, France, 11-14 November 2018

[22] E. Lefrançois, Numerical investigation of strong added mass effect for fluid-structure calculations applied to moving hydrofoils, CILAMCE 2018 - XXXIX Ibero-Latin American Congress on Computational Methods in Engineering, Paris/Compiègne, France, 11-14 November 2018

[21] E. Lefrançois, Numerical investigation of strong added mass effect for fluid-structure calculations applied to moving foils, VII International Conference on Computational Methods in Marine Engineering, Marine 2017, 15-17 May, Nantes France, 2017

[20] S. Taoum, E. Lefrançois, Dual analysis for heat exchange: application on thermal bridges, ESM'2016, University of Las Palmas, Spain, October 26-28, 2016

[19] N. Mohamad, Ph. Sergent, E. Lefrançois, Energy Analysis for Virtual Bottom of Ships in Presence of Transition Effects (Acceleration Phase), Hydrodynamics and simulation applied to inland waterways, Société Hydrotechnique de France, 18-19/11/15, Meudon, France

[18] A. Brandely, E. Lefrançois, A numerical investigation of the added mass effect due to fluid-structure coupling in a rectangular tank, VI International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering, 18 - 20 May 2015, Venice, Italy

[17] A. Brandely, J.-S. Schotté, E. Lefrançois, B. Hagège, R. Ohayon, Simulation of the dynamic response of a sloshing liquid to horizontal movements of the tank, ASME, Pressure Vessels & Piping Conference PVP2014, July 20-24, Anaheim, California, USA, 2014

[16] N. Mohamad, Ph. Sergent, E. Lefrançois, P. Debaillon A virtual bottom for locks, 3rd International Conference on Ship Manoeuvring in Shallow and Confined Water, June 3-5th, 2013, Ghent (Belgium)

[15] M. Song, E. Lefrançois, M. Rachik, Numerical simulation using fluid-structure coupling method applied to an undulating membrane pump, ACEX 2012, Istanbul Turquie, 1-4 July

[14] M.T. Moufarej Abou Jaoude, E. Lefrançois, O. Le Bihan, J. Bouillard, L. Brendel, M. Morgeneyer, K. Saleh, Characterization of dust generation by powders using a fluidized bed test, 12th Mediterranean Congress of Chemical Engineering (12MCCE), November 15-18th, 2011, Barcelone (Espagne)

[13] N. Michoux, D. Rommel, E. Lefrançois, A numerical advection-diffusion model to fit dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) data,    ISMRM2011, Montréal, Québec, Canada, 11 mai 2011

[12] N. Alderf, E. Lefrançois, Ph. Sergent, P. Debaillon, Numerical prediction of ship squat by taking into account transient effects, SimHydro 2010 conference, Session 4: Hydrodynamics, 2-4 June 2010, Sophia Antipolis

[11] E. Lefrançois, Aeroelasticity predictions in launcher engine: side-loads and rigid body motions, 18th International Shock Interaction Symposium, July 15-18, 2008, Rouen (FR)

[10] S. Rihana, E. Lefrançois, C. Marque, A two dimension model of the uterine electrical wave propagation
29th IEEE EMBS Annual International Conference, Cité internationale, Lyon (FR), August 23-26 2007

[9] J.P. Boufflet, E. Lefrançois, Schur complement and direct solver applied on a simple domain : trend and behavior of a monolevel strategy, 4th international workshop on Parallel Matrix Algorithms and Applications, IRISA, Rennes, 7-9 septembre 2006

[8] D. Pham Van Bang, E. Lefrançois, G. Ovarlez, F. Bertrand, MRI experimental and 1D FE-FCT numerical investigation of the sedimentation and consolidation, 7th International Conference on Hydroinformatics,Nice - France, 4-8 September 2006

[7] A.S. Mouronval, A. Hadjadj, E. Lefrançois, Aeroelasticity and side-loads analysis in rocket nozzles, 6th International Symposium on launcher technologies. Munchen, 8-11 November 2005, Germany

[6] G. Gabard, E. Lefrançois & M. Ben Tahar, Aeroacoustic noise source simulations based on Galbrun's equation, 10th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference,10-12 may 2004, Manchester - UK

[5] P. Debaillon, G. Dhatt, E. Lefrançois, P. Sergent, Numerical Modelling of Ship Squat in shallow restricted water, 2nd Squat-Workshop 2004, Elsfleth/Oldenburg - Allemagne, 3-4 Mars 2004

[4] I. Freson, G. Dhatt, E. Lefrançois, J. L'Her, P. Sergent, Finite element model of dredged material dumped into sea / comparison with Flume experiments, 3rd IAHR Symposium on RCEM,    1-5 septembre 2003, Barcelone (Espagne)

[3] E. Lefrançois - Conférencier invité, Numerical Validation of a Stability Model for a Flexible Overexpanded Rocket Nozzle   50th annual general meeting & conference of Canadian Aeronautics and Space Institute (CASI) - 9th Aerodynamics Symposium - April 28-30th, 2003, Montréal Canada

[2] E. Lefrançois, G. Dhatt & D. Vandromme, Numerical Study for Fluid-Structural Interactions,   Tenth International Conference on Finite Elements in Fluids, 5-8 Janvier 1998, Tucson(Arizona) USA.

[1] A. Hadjadj, E. Lefrançois, E. Kessy, D. Vandromme & G. Dhatt , Fluid-Structural Interactions on Parallel Computer Parallel CFD '96, Implementations and Results Using Parallel Computers, 20-23 Mai 1996, Capri, Italie

Conférences nationales

A. Brandely, E. Lefrançois, CFM2015, Lyon, 24-28/08/15, Etude de l'effet de la masse ajoutée pour garantir la convergence d'un problème de sloshing dans un réservoir partiellement rempli.

M. Song, E. Lefrançois, M. Rachik, 11ème Colloque National en Calcul des Structures (Giens, juin 2013), Interaction fluide-structure par une approche partitionnée étendueaux fluides lourds : application au cas d'une pompe à membrane ondulante.

E. Lefrançois, CFM2011, Génération de charges latérales résultant du mouvement de corps rigide d'un moteur-fusée en régime sur-détendu, Besançon, 28/08-2/09 2011

S. Gonzalez, E. Perrey-Debain, E. Lefrançois, R. Maréchal, Calcul Aéroacoustique en conduit par méthode intégrale, CFM2011, Besançon, 28/08-2/09 2011

N. Alderf, E. Lefrançois, Ph. Sergent, P. Debaillon, Analyse de la réponse dynamique d’un navire pour la modélisation numérique du squat dans un canal CFM2009, Marseille, 24-28 Août 2009

N. Alderf, E. Lefrançois, Ph. Sergent, P. Debaillon, Simulation numérique du phénomène de squat avec un modèle de couplage 10ème Journées Nationales Génie-Côtier, Génie Civil, Sophia Antipolis, 14-16 Octobre 2008

I. Farout-Fréson, Ph. Sergent, E. Lefrançois, G. Dhatt, Modèle numérique de clapage - phase de chute 9ème Journées Nationales Génie-Côtier, Génie Civil, Brest, Septembre 2006

D. Pham Van Bang, E. Lefrançois, Ph. Sergent, F. Bertrand, Approche expérimentale par IRM et modélisation de la sédimentation et de la consolidation de la vase 9ème Journées Nationales Génie-Côtier, Génie Civil, Brest, Septembre 2006

P. Debaillon, E. Lefrançois, P. Sergent, G. Dhatt, Modélisation du surenfoncement des navires 7ème Colloque National en Calcul des Structure, 17-20 mai 2005 - Giens (Var)

I. Freson, E. Lefrançois, P. Sergent, G. Dhatt, Modèle numérique bi espèce 2D pour les écoulements à densité variable fluide-particules : application au clapage 10èmes journées de l'hydrodynamique à l'école centrale de Nantes, 7-8-9 mars 2005, Nantes

P. Debaillon, P. Sergent, E. Lefrançois, G. Dhatt, Modélisation numérique du surenfoncement des bateaux 10èmes journées de l'hydrodynamique à l'école centrale de Nantes, 7-8-9 mars 2005, Nantes

E. Lefrançois, J.P. Boufflet & S. Bigot, Application des techniques de calcul distribué à un code de calcul de houle aléatoire (sur plateforme PILCAD) VIIIème Journées Nationales en Génie côtier, Génie civil, 7-9 septembre 2004, Compiègne

E. Lefrançois, Etude numérique de l'influence d'un choc sur une tuyère flexible sur-étendue 6ème Colloque National en Calcul des Structures, 18-23 mai 2003, Giens (Var)

G. Gabard, E. Lefrançois & M. Ben Tahar, Modèle numérique de couplage aéroacoustique appliqué à l'équation de Galbrun 6ème Colloque National en Calcul des Structures, 18-23 mai 2003, Giens (Var)