Sébastien Candel

Professeur

 

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Professeur des universités émérite à CentraleSupélec, Université Paris-Saclay et membre honoraire de l’Institut Universitaire de France
Membre et ancien président de l’Académie des sciences
Laboratoire EM2C, CNRS, CentraleSupélec
91192 Gif-sur-Yvette

sebastien.candel [at] centralesupelec.fr

 

Plan du document

 

• Fiche biographique résumée
• Short biographical note
• Fiche de synthèse
• Prix et distinctions
• Fonctions récentes
• Responsabilités de formation
• Contenu de mes enseignements
• Encadrement doctoral
• Organisation de colloques
• Organisation d’écoles et de cours de formation avancée
• (A) Articles dans des revues à comité de lecture classés par domaines
• (B) Parties d’ouvrages
• (C) Communications avec actes
• (D) Autres colloques, séminaires et posters
• (E) Articles dans d’autres revues
• (F) Conférences invitées principales
• (G) Ouvrages et ouvrages édités
• (H) Thèses et publications Onera
• (K) Brevets

 

 

Fiche biographique résumée

Sébastien Candel est professeur des Universités émérite à CentraleSupélec, Université de Paris-Saclay. Ingénieur ECP (1968), DEA Physique des Plasmas (1968), PhD du California Institute of Technology (1972), il est Docteur ès Sciences (1977) de l’Université de Paris 6. Sébastien Candel a été ingénieur de recherche à l'Onera de 1973 à 1975 puis ingénieur à temps partiel de 1976 à 1987 et enseignant à l'Université de Compiègne de 1975 à 1978. Professeur à l'Ecole Centrale Paris depuis 1978 il a été responsable de l'Option Air-Espace de 1978 à 2001, puis de l’option Mécanique, Aéronautique, Espace (MAE). Il a été consultant pour EdF de 1988 à 1998. Il est professeur à l’Institut Universitaire de France de 2001 à 2011. Chercheur invité au Caltech, à l'Université de Stanford, à l'Université de Californie à Los Angeles, et « R.S. Springer Professor » à l'Université de Californie à Berkeley. Il a été animateur de l'équipe Combustion du Laboratoire EM2C, CNRS. Ses travaux de recherche dans les domaines de l’aéroacoustique, de la combustion, de la propulsion et de l’énergie ont fait l’objet de plus de 200 articles dans des revues à comité de lecture, de plus de 50 parties d’ouvrages et de plus de 200 communications avec actes. Il est auteur de deux livres ("Mécanique de Fluides", Dunod 1990, 1995, 2001, Problèmes de Mécanique des Fluides, 1995).
Lauréat de l'Académie des Sciences (prix d'Aumale 1987, Grand Prix Marcel Dassault 2000), Médaille d'Argent du CNRS (1993), «Aeroacoustics award »  de la « Confederation of European Aerospace Societies » (2004) il a reçu le « Pendray Aerospace Literature award » de  l’American Institute of Aeronautics and Astronautics  (2005) et un Doctorat Honoris Causa de l’Université Libre de Bruxelles la même année. En 2010 il reçoit la Zeldovich Gold Medal et la Siver medal du Combustion Institute et le Distinguished alumni award du Caltech (2013). Conférencier invité a de multiples reprises, il a été Luigi Crocco speaker à Princeton University en 1993 et 2016, AGARD consultant en 1994, « Hoyt C. Hottel lecturer » en 2002, « Air Products Distinguished Lecturer » à Pennsylvania State University en 2003, « Pratt and Whitney distinguished lecturer » à l’University of Connecticut, « Frank Marble Aerospace lecturer » au Caltech en 2010, « Gerard Faeth lecturer » à l’University of Michigan en 2011,  « Edison lecturer » à l’University Notre Dame en 2011 et C.C. Mei lecturer au MIT en 2019.
Sébastien Candel a été membre ou président de nombreux comités scientifiques et éditoriaux dans les domaines de la mécanique, de la combustion et de la mécanique des fluides numérique.  Il a notamment été Vice Président du Combustion Institute de 1996 à 2004, membre du Haut Conseil Scientifique de l'Onera de 1996 à 2002, membre du conseil d’administration de l’ Association Aéronautique et Astronautique de France de 2003 à 2006, membre du Scientific Advisory Board de l’ANR (2015-2017). Il a présidé le Comité d'Orientation Supersonique (1999-2000) puis le Réseau de Recherche Aéronautique sur le Supersonique de 2001 à 2004. Il a présidé le Comité Scientifique des Sciences pour l’Ingénieur de l’Agence Nationale pour la Recherche de 2005 à 2007. Il a été membre du Conseil scientifique du CNRS (2010-2014) et du conseil de l’Agence pour l’évaluation de la recherche et de l’enseignement supérieur (AERES). Il a présidé le Comité National Français de Mécanique de 2005 à 2009, le Conseil scientifique de l’Institut Français du Pétrole et des Energies Nouvelles (2011-2016), le conseil scientifique du Cerfacs (2008-2016), et il préside la commission d’évaluation de la recherche et de la technologie du CNES depuis 2011. il est membre du Conseil scientifique de Safran depuis 2015 et préside le Conseil scientifique d’EDF depuis 2017. Il est « Fellow » de l’American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), de l’Institute of Physics, du Combustion Institute et « membre émérite » de la 3AF. Il a été « Associate editor » de « Combustion and Flame » de (2001-2009), de « Combustion Science and Technology » (2008-2010) et des Comptes Rendus Mecanique de l’Académie des Sciences (1996-2009).
Officier de la Légion d'Honneur, Commandeur de l’Ordre national du Mérite, il est Commandeur des Palmes Académiques. Membre Correspondant de l'Académie des Sciences (1994), élu membre de cette Académie en 2011, il en a été le vice-Président (2015-2016) puis le Président (2017-2018).  Il est membre fondateur de l'Académie des Technologies (2000), et membre de l’Académie de l’Air et de l’Espace (2012), « foreign member » de la National Academy of Engineering des Etats-Unis (2009) et de la Chinese Academy of Engineering (2020).

 

Short biographical note

Sébastien Candel is University professor at CentraleSupélec, University of Paris-Saclay. ECP Engineer (1968), DEA Plasma physics (1968), PhD of the California Institute of Technology (1972), he is Doctor of Science (1977) from the University of Paris 6. Sébastien Candel was a research engineer at Onera from 1973 to 1975 then part-time engineer from 1976 to 1987 and assistant professor at the University of Compiègne from 1975 to 1978. Professor at Ecole Centrale Paris since 1978 he was responsible for the Aerospace Option from 1978 to 2001, then for the Mechanics, Aeronautics, Space option (MAE). He was a consultant for EdF from 1988 to 1998. He was a professor at the Institut Universitaire de France from 2001 to 2011. Visiting researcher at Caltech, Stanford University, University of California Los Angeles, and “RS Springer Professor” at the University of California Berkeley. He was leader of the Combustion group of the EM2C Laboratory, CNRS. His research work in the fields of aeroacoustics, combustion, propulsion and energy has been the subject of more than 200 articles in peer-reviewed journals, more than 50 book sections and more than 200 communications with proceedings. He is the author of two books ("Fluid Mechanics", Dunod 1990, 1995, 2001, Problems in Fluid Mechanics, 1995).
Laureate of the Académie des Sciences (Prix d'Aumale 1987, Grand Prix Marcel Dassault 2000), Silver Medal of CNRS (1993), Aeroacoustics award of the Confederation of European Aerospace Societies (2004), he received the Pendray Aerospace Literature award from the American Institute of Aeronautics and Astronautics (2005) and an Honoris Causa Doctorate from the Free University of Brussels on the same year. In 2010 he received the Zeldovich Gold Medal and the Siver medal from the Combustion Institute and the Distinguished alumni award from Caltech (2013). Guest speaker on numerous occasions, he was Luigi Crocco speaker at Princeton University in 1993 and 2016, AGARD consultant in 1994, Hoyt C. Hottel lecturer in 2002, Air Products Distinguished Lecturer at Pennsylvania State University in 2003, Pratt and Whitney distinguished lecturer at the University of Connecticut, Frank Marble Aerospace lecturer at Caltech in 2010, Gerard Faeth lecturer at the University of Michigan in 2011, Edison lecturer at University Notre Dame in 2011 and CC Mei lecturer at MIT in 2019.
Sébastien Candel has been a member or president of numerous scientific and editorial committees in the fields of mechanics, combustion and digital fluid mechanics. He was notably Vice President of the Combustion Institute from 1996 to 2004, member of the High Scientific Council of Onera from 1996 to 2002, member of the board of directors of the Association Aéronautique et Astronautique de France from 2003 to 2006, member of the Scientific Advisory Board of the ANR (2015-2017). He chaired the Supersonic Orientation Committee (1999-2000) then the Aeronautical Research Network on the Supersonic from 2001 to 2004. He chaired the Scientific Committee of Engineering Sciences of the National Agency for Research from 2005 to 2007. He was a member of the Scientific Council of CNRS (2010-2014) and of the Council of the Agency for the Evaluation of Research and Higher Education (AERES). He chaired the French National Mechanics Committee from 2005 to 2009, the Scientific Council of the French Institut Français du Pétrole et des Energies Nouvelles (2011-2016), the scientific council of Cerfacs (2008-2016), and he chairs the research and technology evaluation committee of CNES since 2011. He has been a member of the Safran Scientific Council since 2015 and chairs the EDF Scientific Council since 2017. He is a Fellow of the American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), the Institute of Physics, the Combustion Institute and of 3AF. He was Associate editor of Combustion and Flame (2001-2009), "Combustion Science and Technology" (2008-2010) and of the Comptes rendus Mecanique of the Académie des Sciences (1996-2009).
Officer of the Legion of Honor, Commander of the National Order of Merit, he is Commander of the Academic Palms. Corresponding Member of the Academy of Sciences (1994), elected member of this Academy in 2011, he was its Vice-President (2015-2016) and then its President (2017-2018). He is a founding member of the Academy of Technologies (2000), and a member of the Air and Space Academy (2012), and a foreign member of the National Academy of Engineering of the United States (2009) and of the Chinese Academy of Engineering (2020).

 

 

 

Sébastien Candel

Professeur à l’Ecole Centrale Paris et à l’Institut Universitaire de France.

Officier de la légion d'honneur (2016), Commandeur de l’ordre national du mérite (2021), Commandeur des palmes académiques (2012).

Formation

Ingénieur Ecole Centrale Paris (1968), DEA Physique des Plasmas (1968), MS et PhD du California Institute of Technology (Caltech) en Mechanical Engineering and Applied Mathematics (1972), Docteur ès Sciences Physiques de l’Université de Paris 6 (1977).

Carrière

Postdoctoral fellow, California Institute of Technology (1972), S-Lieutenant, Arme Blindée (1972-1973), Ingénieur de recherche à l'Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (1973-1976), Maître Assistant à l'Université de Compiègne (1975-1978). Professeur à l'Ecole Centrale Paris depuis 1978, responsable des options Air-Espace et Mécanique, Aéronautique et Energie (MAE), animateur de l'équipe Combustion du Laboratoire EM2C, CNRS. Professeur à l’IUF (depuis 2001, renouvelé en 2006).

Prix et distinctions

• Zeldovich gold medal of the Combustion Institute (2010)
• Silver medal of the Combustion Institute for the best paper presented at the 32nd symposium on combustion (Montréal) (2010)
• Pendray Aerospace literature award de l’American Institute of Aeronautics and Astron.  (2005)
• Aeroacoustics award  de la  Confederation of European Aerospace Societies  (2004)
• Grand prix Marcel Dassault de l'Académie des Sciences (2000)
• Médaille d’argent du CNRS (1993)
• Best paper awards in Propellants and Combustion, AIAA (1991), (2006)
• Distinguished paper from the New technology colloquium of the 32nd International Symposium on combustion for the manuscript « Dynamic phase converter for passive control of combustion instabilities » (2009)
• Prix d'Aumale  de l’Académie des Sciences (1987)

Docteur Honoris Causa, Université Libre de Bruxelles (2005), Harkness fellow (1968-1970), R. S. Springer Professor at the University of California, Berkeley  (1989),  Luigi Crocco speaker , Princeton University (1993), AGARD lecturer  (1994), Hoyt C. Hottel lecturer, The Combustion Institute  (2002),  Air Products distinguished lecturer  at  Pennsylvania State University (2003), Pratt and Whitney distinguished lecturer at University of Connecticut (2010).

• Fellow de l’Institute of Physics  (2004)
• Emérite de l’Association Aéronautique et Astronautique de France (2004)
• Fellow de l’ American Institute of Aeronautics and Astronautics  (2005)

Principales fonctions

• Vice-Président du Combustion Institute (1996-2002). Co-président du 28th International Symposium on Combustion (2000).
• Président du Comité National Français de Mécanique (2005-2009),
• Président du Comité Scientifique des Sciences pour l’Ingénieur de l’Agence Nationale de la Recherche (2005-2007), du Comité de Programme Milieux réactifs de l'IDRIS et du CINES (depuis 1994), du Conseil d’évaluation du métier propulsion (DGA).
• Membre de la Commission d’évaluation de la recherche et de la technologie du CNES. Membre des Conseils Scientifiques du CERFACS, du département ST2II du CNRS, de l’INPG, de la Fondation pour la Recherche Aéronautique et l’Espace (FNRAE), de la Fondation Européenne pour les Energies de Demain (FEED), de l’Institut Français du Pétrole, de l’Agence d’Evaluation de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur (AERES), du Comité Directeur d’INCA (Initiative sur la Combustion Avancée), du CS du programme franco-allemand REST sur les instabilités haute-fréquence des moteurs fusées. Membre de l’Académie des Technologies.

Responsabilités éditoriales

Editeur associé de Combustion and Flame (2001-2009) et des Comptes Rendus Mecanique (1996-2009) et de Combustion Science and Technology (2008-2010), Membre des comités éditoriaux du Journal of Propulsion and Power, Progress in Energy and Combustion Science, Aerospace Science and Technology, Journal of Turbulence.

Synthèse des activités de recherche et production scientifique

Recherches en combustion turbulente, structures de flammes, dynamique de la combustion, contrôle actif, propulsion cryotechnique, acoustique, aéroacoustique, hypersonique, simulation numérique. 173 articles A, 194 communications avec actes, 44 parties d’ouvrages, 2 livres de mécanique des fluides, 1 livre édité et 2 brevets.

 

Prix et Distinctions

• Harkness fellow (1968-1970)
• Prix d'Aumale (1987) de l’Académie des Sciences
• Russell Severance Springer Professor at the University of California, Berkeley (1989)
• Best paper award  in propellants and combustion, AIAA Paper 91-0367 (American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1991)
• Médaille d'argent du CNRS (1993)
• Luigi Crocco speaker, Princeton University (1993)
• Chevalier des palmes académiques (16 juillet 1993)
• Officier des palmes académiques (3 septembre 1998)
• Chevalier de la légion d'honneur (19 avril 2000)
• Grand prix Marcel Dassault de l'Académie des Sciences (2000)
• Hoyt C. Hottel lecturer, The Combustion Institute (2002)
• Meilleur article en Aerodynamique de l’AAAF (2002)
• Air products distinguished lecturer at Pennsylvania State University (2003)
• Aeroacoustics award of the Confederation of European Aerospace Societies (2004)
• Fellow of the Institute of Physics (2004)
• Edward Pendray Aerospace literature award of the American Institute of Aeronautics and Astronautics (2005)
• Fellow of the American Institute of Aeronautics and Astronautics (2005)
• Docteur Honoris Causa, Université Libre de Bruxelles (2005)
• Officier de l’Ordre National du Mérite (2006)
• Best paper award in propellants and combustion, AIAA Paper 2006-4397 (American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2006)
• Distinguished paper from the New technology colloquium of the 32nd International Symposium on combustion for the manuscript « Dynamic phase converter for passive control of combustion instabilities » (2009)
• Elu membre de la National Academy of Engineering des Etats-Unis en février 2009
• Pratt and Whitney distinguished lecturer, April 2010
• Frank E. Marble Aerospace lecturer, California Institute of Technology, May 2010
• Zeldovich Gold Medal of the Combustion Institute for fundamental contribtion to the theory of combustion or detonations (2010)
• Silver Medal of the Combustion Institute for the best paper presented at the 32^nd Symposium on Combustion (2010)

 

Fonctions récentes

• Président du Comité de Programme n°3 (Milieux réactifs) de l'Institut pour le Développement des Ressources pour l’Informatique Scientifique et du Cines (1994-2008).
• Président du Comité National Français de Mécanique (2005-2009)
• Président du Comité des Sciences pour l’Ingénieur de l’Agence Nationale de la Recherche (2005-2007)
• Président du conseil d’évaluation du métier propulsion pour la DGA (depuis 2004)
• Co-président du colloque 13 du 31st International Symposium on Combustion
• Membre de la commission d’évaluation de la recherche et de la technologie du CNES (depuis 1996)
• Président du comité de revue du projet PERSEUS du CNES (2009-2010)
• Président du Comité Scientifique du CERFACS (depuis 2008)
• Membre du Conseil Scientifique du Département des Sciences pour l’Ingénieur du CNRS (depuis 2002)
• Membre du Haut Conseil Scientifique de l'ONERA (1996 à 2002)
• Membre du Comité Directeur d’INCA (Initiative sur la Combustion Avancée, Snecma-Onera-CNRS)
• Membre du comité scientifique du programme CNES-DLR-Snecma-Onera-Astrium-CNRS sur les instabilités haute fréquence des moteurs-fusées
• Membre du Conseil Scientifique de la Fondation pour la Recherche Aéronautique et l’Espace depuis 2005
• Membre du « Fellow grade selection committee » de l’AIAA (2006-2007)
• Membre du Groupe d’Initiative sur le calcul scientifique de l’Académie des Sciences
• Membre du bureau du Groupement professionnel des Centraliens de l’aéronautique et de l’espace (depuis 1979)
• Membre du conseil scientifique de l’INPG (depuis 2008)
• Membre du Conseil d’Administration du pôle de compétitivité ASTech (depuis 2007)
• Vice-président du conseil scientifique de la Fondation Européenne pour les Energies de Demain (depuis 2008)
• Membre du Conseil de l’Agence d’Evaluation de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur (depuis 2007)
• Membre du conseil scientifique de l’IFP (depuis 2006)

 

Responsabilités de formation

Comme responsable de formation, j’ai piloté l’Option Air-Espace, une des options de troisième année de l’Ecole Centrale Paris de 1978 à 2001. Plus de 700 élèves ingénieurs sont passés par cette option dont la moitié travaille dans le secteur aéronautique et spatial. A partir de 2001, j’ai pris la responsabilité de l’option Mécanique, Aéronautique Energie avec plus de 400 élèves inscrits au cours des neuf dernières années. De 1981 à 2008, j’ai été responsable du cours de tronc commun de mécanique des fluides dispensé en chaque année à 430 élèves. Ce cours, désormais électif concerne 150 élèves de deuxième année. L’équipe pédagogique comprend 12 assistants.

En parallèle, j’ai assuré la direction du DEA « Physique des transferts et Combustion » à partir de 1985 jusqu’à 2003, puis celle de la spécialité de Master Aéronautique et Spatial jusqu’en 2005.

 

Contenu de mes enseignements

Ci-dessous une description des cours que j’ai enseignés ou que j’enseigne actuellement.

Mécanique des fluides

Introduction à l’étude des écoulements, type d’écoulements, thermodynamique, description des mélanges, cinématique, représentations Eulérienne et Lagrangienne, notion de dérivée matérielle, taux de déformation et contraintes dans les fluides, lois de comportement, volumes de contrôle, théorèmes de transport, équations de bilan de masse, d’espèces, de quantité de mouvement et d’énergie. Le théorème de Bernoulli et ses applications. Equations de bilan macroscopiques. Bilan d’énergie mécanique et méthodes pratiques d’estimation des pertes de charges (frottement, singularités). Le théorème des quantités de mouvement et le théorème du moment angulaire et leurs applications (poussée des turboréacteurs et des moteurs fusées, turbomachines). Dynamique des fluides compressibles, écoulements isentropiques unidimensionnels, effets des changements de section, calcul d’écoulements isentropiques de gaz parfaits, tables d’écoulements. Physique des ondes de choc, méthodes de visualisation des écoulements, ondes de choc droites et obliques, relations de saut au travers des chocs. Ecoulements dans les tuyères, les diffuseurs et les souffleries. Ecoulements visqueux, solutions exactes des équations de Navier-Stokes (écoulements parallèles : Couette et Poiseuille). Analyse dimensionnelle, nombres sans dimensions, théorème pi, applications Conditions de similitude et théorie des maquettes, exemples : bruit des lanceurs, aérodynamique des avions. Introduction à la théorie de la couche limite. Couches limites sur une plaque plane, estimations à priori, équations de la couche limite, résolution des équations de la  couche limite. L’équation intégrale de Karman. Effets des gradients de pression. Démonstrations numériques. Transition et décollement. Physique de la turbulence, estimation des échelles spatiales et temporelles, la cascade de Kolmogorov. La décomposition de Reynolds et le problème de fermeture. Introduction à la modélisation de la turbulence.

Dynamique des fluides et turbulence

(1) Rappel des notions fondamentales de la dynamique des fluides. Types d’écoulements, propriétés physiques, volume de contrôle, théorèmes de transport pour un volume et une surface, théorèmes de Kelvin et d’Helmholtz. Equations de bilan : masse, quantité de mouvement, énergie. (2) Relations de raccordement aux interfaces : bilans de masse, de quantité de mouvement et d’énergie. Applications aux ondes de choc, couches de cisaillement, flammes de prémélange. (3) Mouvement d’un fluide idéal. Ecoulements à potentiel de vitesse en deux et trois dimensions. Singularités hydrodynamiques, écoulements autour de corps minces symétriques : problème d’épaisseur. Calcul de forces et de moments hydrodynamiques pour des solides en mouvement quelconque. Notion de masse ajoutée. Calcul des masses ajoutées dans des cas simples. Introduction à l’étude des écoulements turbulents, ordres de grandeur, description physique. Approche statistique: équations de Navier-Stokes moyennées. Introduction à la modélisation des écoulements turbulents. Techniques expérimentales. Ecoulements de parois: conduites et couches limites. Turbulence homogène et isotrope. Introduction à la simulation numérique des écoulements turbulents RANS, DNS et LES.

Aérodynamique

Généralités sur les profils et les surfaces portantes. Géométrie. Profils NACA.  Coefficients aérodynamiques. Données expérimentales. Aérodynamique des profils portants. Théorème de Kelvin. Condition de Kutta. Calcul de la portance. Théorie aérodynamique des profils portants. Problème portant et problème d’épaisseur. Résolution au moyen de distributions de singularités. Calcul de la portance et du moment de tangage pour un profil sans cambrure. Effet de la cambrure et de l’angle d’incidence. Surfaces portantes d’envergure finie. Les tourbillons libres. Variation de circulation en fonction de l’envergure. Calcul de la portance pour des surfaces d’envergure finie. La théorie de la ligne portante. Traînée induite. Résultats

Traitement numérique du signal

Signaux et systèmes numériques. La transformée de Fourier de signaux discrets. Application au traitement d’antenne. Exemple. Systèmes linéaires invariants. Systèmes causals. Systèmes régis par des équations aux différences. Relations d’entrée sortie pour les systèmes discrets. Echantillonnage et reconstitution de signaux. Repliement de spectre. Critère de Nyquist. Reconstitution de signaux à bande limitée. Exemples. La transformée de Fourier discrète. Séries de Fourier discrètes. Transformée de Fourier discrète d’un signal de durée finie. Calcul des transformées de Fourier discrètes par FFT. Exemples. Eléments d’analyse spectrale. Densités spectrales de signaux d’énergie finie. Densité spectrale de puissance. Densité spectrale croisée. Calcul des DSP au moyen de FFT. Calcul des densités spectrales croisées. Relations d’entrée/sortie pour des systèmes linéaires invariants. Introduction au filtrage numérique. Filtres FIR et filtres IIR. Définition de filtres FIR par la méthodes des fenêtres. Définition de filtres IIR par transformation de filtres analogiques.

Turboréacteurs

Description générale des moteurs à réaction. Performances, rayon d'action à haute altitude, poussée spécifique, impulsion spécifique, consommation spécifique. Rayon d'action en croisière à basse altitude. Analyse de cycles de réacteurs idéaux. Le turboréacteur idéal, calcul de la poussée spécifique et de la consommation spécifique. Le cycle du statoréacteur. Calculs de performances en fonction du taux de compression, du nombre de Mach de vol et de la température d'entrée turbine. Cycle optimaux. Analyse de turboréacteurs avec réchauffe. Analyse de turboréacteurs avec double flux. Effet de la dilution sur les performances. Turboréacteur à double flux avec mélange de flux. Effet des pertes. Influence du comportement non-idéal des composants du moteur. Fonctionnement en dehors du point nominal. Caractéristiques des éléments principaux des turboréacteurs. Comportement dynamique au cours d'un changement de régime, limite de pompage. Théorie élémentaire des machines tournantes. Ecoulements méridien, écoulements de grille, écoulements secondaires. Equation d'Euler, triangles de vitesse dans un compresseur, relation de pression au travers de grilles d'aubes. Aérodynamique des turbines.

Combustion

Introduction aux phénomènes de combustion, types de combustion, détonations et déflagrations. Description des systèmes réactifs, thermodynamique des mélanges, éléments de cinétique chimique, température adiabatique de fin de combustion, phénomènes de transport. Allumage des systèmes homogènes à volume constant. Délai d’allumage. Méthodes d’analyse des écoulements réactifs complexes, réacteur parfaitement mélangé, conditions critiques, extinction. Flammes laminaires, analyse asympototique des flammes prémélangées, théorie de Zeldovich et Frank-Kamenetskii. Données expérimentales. Flammes non-prémélangées. Structures de flammes étirées. Allumage et extinction. Théorie des flammes étirées dans la limite de la chimie infiniment rapide. Effets du taux d‘étirement sur le taux de réaction.   Description des flammes non-prémélangées au moyen de la fraction de mélange. Flammes enroulées dans des tourbillons. Analyse locale des flammes de diffusion. Relation entre la dissipation scalaire et le taux d’étirement. Instabilités des flammes laminaires.

Combustion turbulente

Physique de la combustion turbulente. Exemples de flammes turbulentes. Stabilisation aérodynamique. Introduction à la modélisation des flammes turbulentes. Equations fondamentales et modèles de fermeture. Régimes de combustion turbulente. Modélisation des flammes de diffusion au moyen de scalaires passifs. Modélisation de la combustion turbulente prémélangée à l’aide de fonctions de densité de probabilité. Variables de Schvab-Zeldovich, détermination de la pdf et modèles de fermeture. Modèles de flamelettes pour les flammes turbulentes. Mécanismes fondamentaux de la combustion turbulente. Modélisation de la densité de surface de flamme au moyen de bilans. Analyse locale des taux de réaction. Calcul de flammes turbulentes prémélangées undimensionnelles. Calcul d’écoulements turbulents réactifs complexes.

Dynamique de la combustion, instabilités et contrôle

Physique des instabilités de combustion. Observations expérimentales. Types d’instabilités, le critère de Rayleigh. Mécanismes d’amplification et d’atténuation. Couplage acoustique. Acoustique des systèmes de combustion, détermination des fréquences et des modes propres. Acoustique des milieux réactifs. Bilan d’énergie acoustique. Modèles simplifiés pour les instabilités de combustion. Théorie du délai sensible. Instabilités de combustion à basse fréquence. Couplage avec le système d’injection. Dynamique des flammes. Données expérimentales sur les flammes perturbées. Fonction de transfert et analyse nonlinéaire au moyen de l’équivalent harmonique. Instabilité de combustion haute fréquence. Modélisation et simulation numérique des instabilités de combustion. Contrôle des instabilités : méthodes passives, dynamiques et actives. Contrôle actif adaptatif. Simulation numérique du contrôle des flammes et des instabilités.

Acoustique

Equations fondamentales de l’acoustique linéaire. Solutions fondamentales des équations de l’acoustique. Ondes harmoniques, ondes planes, ondes sphériques. Rayonnement acoustique d’une sphère pulsante. Notion d’impédance acoustique. Sources, doublets, quadripôles. Réseaux linéaires de sources ou de capteurs, directivité, formation de voies. Introduction à la localisation et à l’imagerie acoustique. Ondes guidées dans des conduits. Modes plans et modes transverses. Résonances de cavités. Bilan d’énergie acoustique. Calcul de champs acoustiques à l’aide des fonctions de Green. Fonctions de Green classiques. Problème de rayonnement. Détermination du champ lointain. Approximation du champ proche. Acoustique de Fourier.Théorie de Rayleigh-Sommerfeld pour le rayonnement à partir d’une ouverture. Problèmes de diffraction et de diffusion. Acoustique des structures vibrantes. Rayonnement de panneaux vibrants. Introduction à l’aéroacoustique. Bruit d’origine aérodynamique. Théorie du bruit de jet. Théorie élémentaire du bruit des machines tournantes.

Acoustique sous-marine

Les équations du Sonar actif et passif, paramètres du sonar, perte à la transmission, réverbération et bruit en milieu marin, estimation de la portée du sonar. Systèmes sonar, modes opératoires, signaux, relation entre la résolution et la bande, le filtrage adapté, signaux modulés en fréquence, compression de signaux, traitement de signaux continus modulés en fréquence (CTFM). Transducteurs pour l’acoustique sous-marine, principes physiques et performances. La vitesse du son dans l’océan, structure et fluctuation. Acoustique des milieux stratifiés. Transmission et réflexion aux interfaces. Propagation dans des milieux multicouches, méthode des matrices de transfert. Détermination des coefficients de réflexion et de transmission. Décomposition en ondes locales, approximation de diffusion vers l’avant. Détermination de la vitesse du son à partir de la réponse en ondes planes. Introduction au problème inverse. Introduction aux méthodes d’exploration géophysiques. Mise en œuvre pratique. Présentation élémentaire de la théorie géométrique de la propagation acoustique. Tracé de rayons et calcul de l’amplitude. Présentation générale de l’approximation haute fréquence. Equation iconale et bilan d’énergie acoustique. Exemples. Les méthodes fondées sur l’approximation paraxiale, l’équation parabolique et ses applications. Introduction à la théorie de la diffusion, approximation de Born, approximation de l’acoustique physique, problème inverse.

 

[1] Alain Guedel 1981 Diffusion d'un champ acoustique par un écoulement non-uniforme.     

Université de Technologie de Compiègne, Thèse de Doctorat d'Etat.

[2] Come Crance 1983

Université de Technologie de Compiègne, Thèse de Doctorat de 3e Cycle

[3] Didier Grouset 1980 Modélisation de l'écoulement dans un foyer prémélangé. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur Ingénieur.

[4] Alain Tardieu  1983 Développement d'une méthode optique de diffraction pour déterminer les tailles des gouttelettes dans un jet pulvérisé. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur Ingénieur.

[5] Yacine Sadallah 1983 Analyse du jet de réchauffe d'un turboréacteur.

Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur Ingénieur.

[6] Nasser Darabiha 1984 Un modèle de flamme cohérente pour la combustion prémélangée. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur Ingénieur.     

[7] Denis Veynante 1985 Etude expérimentale et théorique d'une zone de mélange réactive. Ecole Centrale Paris, Thése de Docteur Ingénieur

[8] Koshro Molla-Hosseini 1985

Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur Ingénieur      

[9] Thierry Poinsot 1987 Analyse des instabilités de combustion de foyers turbulents prémélangés, Université de Paris Sud (Orsay), Thèse de Doctorat d'Etat.

[10] Vincent Giovangigli 1988 Structure et extinction de flammes laminaires prémélangées. Université de Paris 6, Thèse de Doctorat d'Etat.

[11] Dimitris Kouzelis 1988 Mesure des tailles de particules par une méthode optique utilisant la diffraction de lumière. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[12] Souad Zikikout 1988 Mécanismes d'instabilité de combustion dans un foyer à flammes non prémélangées simulant l'injection dans un moteur fusée cryogénique. Université de Paris Sud (Orsay), Thèse de Doctorat d'Etat.

[13] François Lacas 1989 Modélisation et simulation numérique de la combustion turbulente dans les moteurs fusée cryotechniques.Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[14] Arnaud Trouvé 1989 Instabilités hydrodynamiques et instabilités de combustion de flammes turbulentes prémélangées. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[15] Bruno Laboudigue 1990 Couches de choc hypersoniques et déséquilibre thermodynamique. Application au véhicule spatial Hermès. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[16] Eric Maistret Juillet 1991 Modèle de flammelette pour la combustion turbulente. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[17] Didier Schreiber  Octobre 1991 Quelques problèmes de combustion  liès à l' allumage dans les moteurs fusée cryotechniques. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[18] Walid Béchara Janvier 1992 Modélisation du bruit d' écoulements turbulents libres. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat (nouvelle thèse).

[19] Jean Michel Samaniégo Février 1992 Instabilités de combustion des stato-réacteurs.Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[20] Frédéric Thivet Septembre 1992 Modélisation d'écoulements hypersoniques en déséquilibre thermodynamique et chimique. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[21] Dominique Thévenin  Septembre 1992 Mecanismes de stabilisation de la combustion supersonique. Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[22] Can Huynh Huu  16 septembre 1993 Méthodes adaptatives pour le contrôle actif des instabilités de combustion. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[23] Philippe Le Helley 15 septembre 1994 Etude théorique et expérimentale des instabilités de combustion et de leur contrôle dans un brûleur laminaire prémélangé. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[24] Christophe Bailly, Mars 1994 Modélisation du bruit rayonné par des écoulements supersoniques. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[25] Benoit Delhaye  Décembre 1994 Simulation directe de couches de mélange turbulentes réactives.Ecole Centrale Paris, Thèse de Docteur (nouvelle Thèse).

[26] François Bastin 5 Juillet 1995 Simulation aux grandes echelles du bruit rayonné par un écoulement turbulent. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[27] Pierre-Alain Lambert 12 octobre 1995. Optimisation de formes en aérodynamique. Application à la conception des nacelles de moteurs civils. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[28] Eric Van Kalmthout 29 novembre 1996. Simulation directe de la stabilisation de flamme. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[29] Denis Thibaut 3 octobre 1996. Etude de la combustion diphasique prémélangée pauvre dans les foyers aéronautiques. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[30] Olivier Delabroy 23 octobre 1996. Oxydes d'azote et leur contrôle : solutions passive et active. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[31] Edward Haile 29 octobre 1996. Etude des mécanismes de couplage dans une flamme turbulente diphasique en vue du contrôle actif de la combustion. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[32] Julien Piana 11 décembre 1996. Etude de l'application de modèles LES pour la combustion turbulente. Ecole Centrale Paris, Thèse de Doctorat.

[33] Gerald Herding 9 janvier 1997.  Analyse expérimentale de la combustion d'ergols cryogéniques. Thèse de doctorat. Ecole Centrale Paris

[34] Olivier Guérineau Mars 1997. Modélisation Navier-Stokes de la combustion supersonique. Ecole Centrale Paris, Thèse de doctorat.

[35] Stéphan Zurbach 29 janvier 1998. Modélisation de la combustion turbulente non-prémélangée avec prise en compte d’une cinétique chimique détaillée. Ecole Centrale Paris, Thèse de doctorat.

[36] Elisabeth Longatte, 9 novembre 1998. Modélisation de la propagation et de la génération du bruit au sein des écoulements turbulents internes. Ecole Centrale Paris, Thèse de doctorat.

[37] Bertrand Barbeau 2 février 1999. Modélisation de la combustion diphasique en vue de la simulation d'un injecteur cryotechnique. Thèse de doctorat, Ecole Centrale Paris.

[38] Sébastien Ducruix 16 décembre 1999. Dynamique des interactions acoustique/ combustion, Thèse de doctorat, Ecole Centrale Paris.

[39] Manuel Mettenleiter 4 février 2000. Contrôle adaptatif des instabilités aéroacoustiques. Application aux propulseurs solides segmentés. Thèse de doctorat,  Ecole Centrale Paris.

[40] Nicolas Docquier 12 décembre 2000. Contrôle en boucle fermée du point de fonctionnment des chambres de combustion prémélangées des turbines à gaz. Thèse de doctorat,  Ecole Centrale Paris.

[41] Amita Tripathi 13 février 2001. Modélisation de la combustion cryotechnique à haute pression. Thèse de doctorat, Ecole Centrale Paris.

[42] Nicolas Héron Octobre 2001. Modélisation statistique en aéroacoustique. Thèse de doctorat. Ecole Centrale Paris.

[43] Daniel Bernier 5 juillet 2001. Contrôle actif des foyers pauvres prémélangés prévaporisés. Thèse de doctorat,  Ecole Centrale Paris.

[44] Matthew Juniper 26 novembre 2001.Structure et stabilisation des flammes. Thèse de doctorat. Ecole Centrale Paris.

[45] Christophe Nottin 3 décembre 2002. Simulation numérique des instabilités de combustion. Thèse de doctorat,  Ecole Centrale Paris.

[46] Audrey Barthélemy 5 Décembre 2002. Modélisation numérique de la combustion dans les statoréacteurs. Thèse de doctorat,  Ecole Centrale Paris.

[47] Stéphane Jay 18 juin 2003. Modélisation de la combustion diphasique au moyen de bilans d’aire interfaciale et de surface de flamme. Application à la combustion cryotechnique. Thèse de doctorat, Ecole Centrale Paris.

[48] Thierry Schuller 7 juillet 2003. Mécanismes de couplage dans les interactions acoustique-combustion. Thèse de doctorat, Ecole Centrale Paris.

[49] Cédric Rey 15 janvier 2004. Instabilités haute fréquence de la combustion cryotechnique. Thèse de doctorat, Ecole Centrale Paris.

[50] Ghislain Singla 3 novembre 2005. Etude des flammes cryotechniques oxygène liquide/méthane à haute pression. Ecole Centrale Paris.

[51] Anne-Laure Birbaud, 23 novembre 2006. Dynamique d’interactions sources des instabilités de combustion, Ecole Centrale Paris.

[52]  Franck Richecoeur  28 novembre 2006. Instabilités transverses des moteurs fusée cryotechniques. Ecole Centrale Paris.

[53] Nicolas Noiray 7 décembre 2007. Analyse linéaire et non-linéaire des instabilités de combustion, application aux systèmes d’injection multipoints et stratégies de contrôle. Ecole Centrale Paris.

[54] Cédric Vessiller  22 février 2008. Méthodes euleriennes pour l’injection diphasique. Ecole Centrale Paris.

[55] Laetitia Pons 5 mars 2009 Modélisation et simulation de la combustion transcritique. Ecole Centrale Paris.

[56] Yoann Méry  27 mai 2010. Détermination des principaux mécanismes d’instabilités thermoacoustiques transverses dans les moteurs-fusées. Ecole Centrale Paris.

[57] Paul Paliès  11 octobre 2010. Dynamique et instabilités de combustion des flammes swirlées. Ecole Centrale Paris.

[58] Frédéric Boudy 21 décembre 2012. Analyse des instabilités nonlinéaires au moyen de fonctions de transfert de flammes généralisées ( « flame describing functions »). Ecole Centrale Paris.

[59] Layal Hakim 14 juin 2013. Dynamique des flammes coaxiales transcritiques dans un champ acoustique transverse haute fréquence :  experimentation et simulation des grandes échelles. Ecole Centrale Paris.

[60] Jean-François Bourgouin 10 juin 2014. Dynamique de flamme dans les foyers annulaires  comportant des injecteurs multiples. Ecole Centrale Paris.

[61] Maxime Philip 20 avril 2016. Dynamique de l’allumage circulaire dans les foyers annulaires multi-injecteurs. Université Paris-Saclay, CentraleSupélec.

[62] Manuel Gonzalez-Flesca 28 novembre 2016. Simulation des instabilités de combustion haute fréquence dans les moteurs cryotechniques. Université Paris-Saclay, CentraleSupélec.

[63] Kevin Prieur 14 décembre 2017. Dynamique des flammes diphasiques dans les foyers annulaires.
Université Paris-Saclay, CentraleSupélec.

[64] Guillaume Vignat 3 juillet 2020 Dynamique de l’injection et de la combustion dans des flammes de spray swirlées et couplage azimutal dans les foyers annulaires. Université Paris-Saclay, CentraleSupélec.
[65] Preethi Rajendram Soundararajan 7 juillet 2022. Investigation of combustion instabilities in annular combustors combining injector dynamics and flame describing functions determined in simplified configurations. CentraleSupelec, Université Paris-Saclay.

 

Thèses en cours

[66] Véranika Latour, décembre 2024, Spray flame dynamics in annular configurations : effects of fuel composition and injection systems.

 

Co-chair with Jean-Claude Cretenet of the Conference on propulsive flows in space transportation systems. Bordeaux, September 11-15, 1995.

Co-chair with Jim Driscoll of the 28th International Symposium on Combustion, Edinburgh, July 30-August 4, 2000. (1200 participants)

Co-chair with Andrew Pollard of the IUTAM Symposium on Turbulent Mixing and Combustion, Queen's University, Kingston, Canada, June 3-6, 2001.

Co-chair, Colloquium 13 of the 32 nd International Symposium on Combustion, Heidelberg, August 2006.

Président du 1^er Colloque du Réseau de Recherche Aéronautique sur le Supersonique, Paris, 6-7 février, 2002.

Member of the steering committee, European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), Moscow, 2005.

Président avec Michel Cazalens, Premier colloque INCA (Initiative sur la Combustion Avancée) 20-21 October 2005, Villaroche.

Président avec Christophe Baudoin et Francis Dupoirieux, Deuxième colloque INCA INCA (Initiative sur la Combustion Avancée) 23-24 October 2008, Coria, Rouen.

Co-chair with Ishwar Puri, Prenominated session on Combustion and Flames, International Congress on Theoretical and Applied Mechanics, Adelaide, August 24-29, 2008.

 

Combustion theory, Les Houches 1984

Course on Combustion instabilities of turbulent flames.

 

1ère Ecole de Combustion, Oléron May, 1987, Membre du comité d’organisation

Cours sur les instabilités ce combustion.

 

1ère Ecole de Printemps de Mécanique des Fluides Numérique, Aussois Mai, 1989, Organisateur de l’Ecole. Cours sur la modélisation et la simulation de la combustion turbulente.

 

Combustion, INRIA, February 1989

Flamelet models in turbulent combustion.

 

2 ème  Ecole de Combustion, Oléron, Octobre 1989

Cours sur la modélisation des flammes turbulentes.

 

2ème Ecole de Printemps de Mécanique des Fluides Numérique, Aussois Juin 1991,  Organisateur de l’Ecole.

 

3ème Ecole de  Combustion, Cargèse, Octobre 1991

Cours sur les instabilités de combustion.

 

ERCOFTAC Summer School on Laminar and Turbulent Combustion, September 1992

Lecture on direct simulation and modeling of reactive shear flows.

 

Ecole d'été d'analyse numérique, Le Bréau s/ Nappe, Juillet 1993

Cours sur la  Combustion avec applications en calcul scientifique.

 

Advanced Studies Institute (NATO), Praia da Granja Espinho, Portugal,  September 1993

Course on Oscillatory combustion and active control.

 

Collège de l'X, Mai 1995, Mai 1997, Mai 1999, Mai 2001, Mai 2003, Mai 2005, Mai 2007, Mai 2009, Mai 2011, 2013, 2015, 2018. Organisateur des stages de formation et conférencier principal. Simulation et modélisation de la combustion.

 

Collège de l’X, Mai 2002, Janvier 2003. Janvier 2005, Janvier 2008. Modélisation et simulation en aéroacoustique. Cours d’acoustique.

 

Ecole EdF, CEA, Inria Acoustique en écoulements, Octobre 2000. Conférencier principal. Problèmes fondamentaux de l’acoustique en écoulement.

 

VKI lecture series Active Control of Engines. May 2001. Course on Combustion Dynamics : analysis and control-modeling. Institut Von Karman, Rhode-St-Genèse, Belgique.

 

Ecole de Printemps de Combustion, Les différents types de flammes. La Londe-les Maures, 6-12 juin 2002.

 

8ème Ecole de Printemps de Mécanique des Fluides Numérique. Fréjus, 7-12 juin 2003. Eléments d’acoustique et d’aéroacoustique.

 

10ème Ecole de Printemps de Mécanique des Fluides Numérique. Juin 2007. La combustion numérique en mouvement : progrès et défis. Roscoff.

 

Ecole de Printemps de Combustion. Fréjus, Mai 2008. Conférence introductive « La combustion face aux défis de l’énergie et de l’environnement. Quelques questions brûlantes. Cours sur les équations de l’acoustique des écoulements réactifs.

 

Summer school, University of Toronto, Institute of Aerospace Studies, Combustion dynamics and control, May 2015.

 

Tsinghua-Princeton summer school on combustion, July 2015. Combustion dynamics (15h of lectures)

 

Princeton summer school on combustion, June 2016, June 2019. Combustion dynamics (15h of lectures)

Tsinghua-Princeton summer school on combustion, July 2021. Combustion dynamics and unsteady combustion (15h of lectures)

 

 

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[C206] J.F. Bourgouin, D. Durox, J.P. Moeck, T. Schuller, and S. Candel (2014) Characterization and modeling of a spinning thermoacoustic instability in an annular combustor equipped with multiple matrix injectors. ASME GT2014-25067, Turbo Expo, Dusseldorf, Germany.

[C207] M. Philip, M. Boileau, R. Vicquelin, T. Schmitt, D. Durox, J.F. Bourgouin, S. Candel (2014) Simulation of the ignition process in an annular multiple-injector combustor and comparison with experiments. ASME GT2014-27080, Turbo Expo, Dusseldorf, Germany.

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[C209] D. Laera, K. Prieur, D. Durox, T. Schuller, S. M. Camporeale, S. Candel (2016) Impact of heat release distribution on the spinning modes of an annular combustor with multiple matrix burners. ASME GT2016-56309, Turbo Expo, Seoul, Korea.

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[C211] K. Prieur, D. Durox, T. Schuller and S. Candel (2016) A hysteresis phenomenon leading to spinning or standing azimuthal instabilities in an annular combustor. International Symposium on Thermoacoustic Instabilities in Gas Turbines and Rocket Engines: Industry meets Academia.

[C212] D. Laera, K. Prieur, D. Durox, T. Schuller, S. M. Camporeale and S. Candel (2016) Flame describing function analysis of standing modes in an annular combustor and comparison with experiments. International Symposium on Thermoacoustic Instabilities in Gas Turbines and Rocket Engines: Industry meets Academia.

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[C216] K. Prieur, D. Durox, G. Vignat, T. Schuller and S. Candel (2018) Flame and spray dynamics during the light-round process in an annular system equipped with multiple swirl spray injectors. ASME Turbo-expo ASME GT2018-78640

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[C219] S. Puggelli, T. Lancien, K. Prieur, D. Durox, S. Candel and R. Vicquelin (2019) Impact of wall temperature  in large eddy simulation of light-round in an annular liquid fueled combustor and assessment of wall models. ASME Turbo-expo. ASME GT2019-91396.

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