Modélisation des écoulements cavitants dans les inducteurs de turbopompes

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Book Synopsis Modélisation des écoulements cavitants dans les inducteurs de turbopompes by : Julien Rolland

Download or read book Modélisation des écoulements cavitants dans les inducteurs de turbopompes written by Julien Rolland and published by . This book was released on 2018 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Afin d'améliorer les performances des turbopompes des moteurs cryogéniques spatiaux et de mieux comprendre les phénomènes de cavitation qu apparaissent sur leur premier étage d'aspiration, nous avons implémenté un modèle de cavitation prenant en compte les effets thermodynamique code CFD FineTM{Turbo. La modélisation des écoulements cavitants des fluides cryogéniques dans une turbomachine est un enjeu de taille du fai différents problèmes physiques à traiter. L'écoulement est turbulent, instationnaire, à la fois incompressible dans le liquide et compressible dans lE diphasiques, avec changements de phase, en présence d'échanges de chaleur, en géométrie tournante. Après une première validation dans une 9 de venturi de notre modèle basé sur une approche homogène des écoulements diphasiques, la chute de performance en cavitation d'un inducteur hydrogène a été obtenue, en bon accord avec les résultats expérimentaux.

Modélisation des écoulements cavitants

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Book Synopsis Modélisation des écoulements cavitants by : Olivier Coutier-Delgosha

Download or read book Modélisation des écoulements cavitants written by Olivier Coutier-Delgosha and published by . This book was released on 2001 with total page 435 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'étage d'aspiration des turbopompes de moteurs spéciaux cryotechniques, appelé inducteur, opère en régime cavitant, ce qui induit deux types de problèmes. D'une part, la vapeur modifie la charge des aubages et peut donc dégrader la performance de l'inducteur. D'autre part, la cavitation est à l'origine d'instabilités qui engendrent des efforts fluctuants et parfois dissymétriques sur les autres composants. En collaboration avec le CNES et Snecma Moteurs, l'analyse de ces mécanismes d'instabilité a donné lieu à un travail de recherche au LEGI, auquel cette thèse contribue sur le plan numérique. Le modèle physique de cavitation utilisé est basé sur la prise en compte d'un seul fluide, dont la densité varie entre celle de la vapeur et du liquide.La vitesse est la même pour les deux phases, et le taux de vide local est gouverné par une loi d'état barotrope qui relie directement les variations de pression et de densité. Deux approches parallèles ont été suivies sur la base de ce modèle. La première est 2D : elle a été développée au sein de l'équipe et améliorée lors de la présente étude en ce qui concerne la modélisation physique de la turbulence et la résolution numérique. Elle permet d'étudier des configurations simplifiées fixes et 2D représentatives d'un inducteur, en approfondissant l'analyse des propriétés du mélange liquide/vapeur et les aspects instationnaires. Une étude détaillée de l'auto-oscillation des poches de cavitation sur des profils Venturi a ainsi été menée. La seconde approche est l'extension 3D du modèle physique sur la base numérique du code commercial FINE/TURBO tm développé par NUMECA International. Les comportements cavitants quasi-statiques de plusieurs roues centrifuges ont été modélisés de manière satisfaisante : les courbes de chute de performance et les structures diphasiques dans les machines sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Des premiers calculs prometteurs sur des géométries d'inducteurs ont également été obtenus.

Etude expérimentale de l'interection turbulence cavitation dans un écoulement de marche descendante cavitant

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Book Synopsis Etude expérimentale de l'interection turbulence cavitation dans un écoulement de marche descendante cavitant by : Guillaume Maurice

Download or read book Etude expérimentale de l'interection turbulence cavitation dans un écoulement de marche descendante cavitant written by Guillaume Maurice and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail présenté ici s'insère dans le cadre des études amont financées par le CNES et SNECMA qui visent à mieux appréhender, et simuler les écoulements cavitants dans les inducteurs à l'amont des turbopompes spatiales. Compte tenu de la complexité des mécanismes mis en jeu dans ce type de géométrie, il a été décidé de réaliser une étude dans une géométrie académique de type marche descendante cavitante comportant les différents mécanismes physiques inhérents aux écoulements de backflow (écoulements instationnaires décollés) présents dans les inducteurs. Cette géométrie simplifiée a permis la mise en place d'une instrumentation de pointe telle que la densitométrie par absorption de rayons X résolue en temps ou encore la PIV-LIF 2D, 3C haute cadence pour la mesure du champ de vitesse liquide. Ces techniques étant couplées à la mesure du champ de pression pariétale, il a donc été possible d'estimer les interactions mutuelles entre la turbulence et la cavitation dans ce type d'écoulement.Les mesures couplées aux champ de pression ont également permis d'utiliser des techniques de traitement POD-LSE pour estimer des termes de corrélations densité-vitesse nécessaires à la validation des modèles de type transport de taux de vide. De manière générale, la cavitation engendre des modifications notables d'origine dilatatoire sur l'agitation turbulente et modifie la dynamique tourbillonnaire. Ces résultats permettent de tirer des conclusions sur les stratégies de modélisation. En effet en régime cavitant l'augmentation de l'énergie cinétique turbulente étant décorrélée du cisaillement moyen, les modèles basés sur une viscosité turbulente semblent inadaptés . D'autre part à fort taux de vide les résultats semblent être en contradiction totale avec les modèles barotropes.

Analyse de l'écoulement instationnaire cavitant dans les inducteurs

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Book Synopsis Analyse de l'écoulement instationnaire cavitant dans les inducteurs by : Imène Mejri-Chtioui

Download or read book Analyse de l'écoulement instationnaire cavitant dans les inducteurs written by Imène Mejri-Chtioui and published by . This book was released on 2006 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans les turbomachines et plus particulièrement dans les inducteurs, la cavitation reste un sujet de préoccupation majeure. L'évolution rapide de l'industrie dans les turbomachines combinée aux récents progrès réalisés en CFD, permettent une investigation, une analyse et un diagnostic numériques de ces machines par une meilleure connaissance des caractéristiques des écoulements dont elles sont le siège. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié une gamme d'inducteurs qui se différentient par certains critères géométriques en écoulements cavitants et subcavitants. Les interactions entre les divers critères géométriques étudiés, jouent sans le moindre doute un rôle important et nécessitent la prise en compte d'un couplage entre ces paramètres dans les diverses conditions de fonctionnement prévisibles (débit, NPSH, etc.). L' =un des objectifs est d'aboutir, à terme, à une amélioration du processus de conception des inducteurs. La mise en oeuvre de calculs tridimensionnels cavitants, a permis d'analyser les caractéristiques de l'écoulement dans les différentes configurations d'inducteurs pour des régimes de fonctionnement stables et instables, et de détecter les paramètres les plus importants affectant leur bon fonctionnement. Une méthodologie de modélisation des caractéristiques a pu ainsi être mise en oeuvre et appliquée sur différentes géométries avec succès. Un autre objectif poursuivi est de mieux cerner à la fois expérimentalement et numériquement le phénomène de cavitation particulièrement dans ce type de machines en écoulement stationnaire et instationnaire. Ceci a permis d'établir des méthodes précises pour la prédiction de son apparition et du développement de ses différents aspects afin de repousser les limites techniques qu'elle engendre. De manière plus générale, notre collaboration avec ANSYS-Canada et l'Université du New Brunswick au cours de ce travail, a donné lieu à la validation du modèle cavitant du code CFX5.7 sur l'un des inducteurs présentés dans ce rapport.

Une approche expérimentale pour la modélisation des écoulements turbulents cavitants

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Book Synopsis Une approche expérimentale pour la modélisation des écoulements turbulents cavitants by : Vincent Aeschlimann

Download or read book Une approche expérimentale pour la modélisation des écoulements turbulents cavitants written by Vincent Aeschlimann and published by . This book was released on 2010 with total page 173 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Un des principaux objectifs des études menées actuellement en cavitation appliquée aux turbopompes spatiales est de calculer des écoulements instationnaires cavitants de fluides cryogéniques en géométrie réelle de turbomachines. Ces écoulements sont difficiles à étudier du fait de leur caractère turbulent, instationnaire, compressible, diphasique, avec des échanges de masse et de chaleur. Le présent travail de thèse a pour objectif principal d'obtenir une avancée sur la connaissance « fondamentale » des écoulements cavitants à partir d'une expérience de Couche de Mélange Plane (2D) présentant un écoulement cisaillé où l'instabilité de Kelvin-Helmholtz se développe jusqu'à engendrer des tourbillons cavitants. Différentes métrologies sont mises en œuvre pour caractériser l'écoulement et le comparer aux cas monophasiques de référence. Les champs de vitesse sont mesurés par vélocimétrie par images de particules fluorescentes et vélocimétrie laser par effet doppler ; la dynamique des structures cavitantes est observée à l'aide de films rapides ; le taux de vide est mesuré par absorption de rayons X et la pression statique est aussi estimée. Cette large base de données permet de caractériser la relation turbulence-cavitation au sein de l'écoulement. Les effets de compressibilité observés dans les écoulements supersoniques monophasiques sont comparés aux effets de cavitation.

INSTABILITES DE CAVITATION DANS LES INDUCTEURS

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Book Synopsis INSTABILITES DE CAVITATION DANS LES INDUCTEURS by : YANNICK.. COURTOT

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SIMULATION DE L'ECOULEMENT LORS DU DEMARRAGE D'UNE TURBOPOMPE SPATIALE

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Book Synopsis SIMULATION DE L'ECOULEMENT LORS DU DEMARRAGE D'UNE TURBOPOMPE SPATIALE by : MICHEL.. DEBARD

Download or read book SIMULATION DE L'ECOULEMENT LORS DU DEMARRAGE D'UNE TURBOPOMPE SPATIALE written by MICHEL.. DEBARD and published by . This book was released on 1997 with total page 237 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LE DEMARRAGE RAPIDE D'UNE POMPE DE MOTEUR-FUSEE EST UNE PHASE TRES INSTATIONNAIRE QUI NE PEUT PAS TOUJOURS ETRE DECRITE PAR UNE HYPOTHESE DE QUASI-STATIONNARITE. SON ANALYSE EST RENDUE COMPLIQUEE PAR L'INTERACTION ENTRE LA POMPE ET LE CIRCUIT DONT ELLE FAIT PARTIE. POUR COMPRENDRE CETTE PHASE ET ETABLIR LA CARACTERISTIQUE DE FONCTIONNEMENT INSTATIONNAIRE D'UNE POMPE EN DEMARRAGE RAPIDE, NOUS AVONS DEVELOPPE UN NOUVEAU CALCUL MERIDIEN. CE CALCUL EST CONSTRUIT AUTOUR DE TROIS MODULES QUI SONT COUPLES. LE MODULE MERIDIEN RESOUT LES EQUATIONS D'EULER COMPRESSIBLES MOYENNEES EN AZIMUT, LES TERMES SOURCES RESULTANT DE LA MOYENNE ETANT DONNES PAR LES DEUX AUTRES MODULES. IL UTILISE UNE METHODE DE VOLUME FINIS STRUCTURES, UN SCHEMA SPATIAL MIXTE ET UN SCHEMA TEMPOREL DE RUNGE-KUTTA. LE MODULE DE FORCE D'AUBAGE RESOUT UNE EQUATION DE PRESSION PAR LA METHODE DES ELEMENTS-FRONTIERES. A PARTIR DES GRADIENTS DE PRESSION EN PAROI ET DE L'EVOLUTION AUBE-A-AUBE DE L'ECOULEMENT, CE MODULE CALCULE LA PRESSION SUR LES AUBES. LE MODULE DE FLUCTUATION PERMET LA RECONSTITUTION D'UN ECOULEMENT AUBE-A-AUBE A PARTIR D'UNE DECOMPOSITION POLYNOMIALE. LA METHODE EST VALIDEE POUR DES ECOULEMENTS STATIONNAIRES SUR DES GEOMETRIES BIDIMENSIONNELLES SIMPLES, PUIS SUR UN INDUCTEUR DE TURBOPOMPE SPATIALE. LES RESULTATS SONT COMPARES A CEUX D'UN CALCUL EULER 3D STATIONNAIRE ET MONTRENT UN BON ACCORD. ELLE EST ENSUITE UTILISEE SUR LE MEME INDUCTEUR POUR DES CONFIGURATIONS INSTATIONNAIRES : EVOLUTION RAPIDE DE PRESSION A L'AVAL DE L'INDUCTEUR ET ACCROISSEMENT RAPIDE DE VITESSE DE ROTATION. LES RESULTATS NE SONT PAS VALIDES MAIS SONT THEORIQUEMENT COHERENTS ET PARAISSENT PROMETTEURS. UN PARAMETRE ADIMENSIONNEL D'INSTATIONNARITE ASSIMILABLE A UN CRITERE DE FREQUENCE REDUITE EST PROPOSE POUR DECRIRE LE PROBLEME.

Simulation numérique d'écoulements 2D/3D cavitants, stationnaires et instationnaires

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Book Synopsis Simulation numérique d'écoulements 2D/3D cavitants, stationnaires et instationnaires by : Benoît Pouffary

Download or read book Simulation numérique d'écoulements 2D/3D cavitants, stationnaires et instationnaires written by Benoît Pouffary and published by . This book was released on 2004 with total page 241 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les travaux présentés concernent la simulation numérique d'écoulements cavitants à l'aide d'une loi barotrope pour modéliser le phénomène de cavitation. Ce modèle a été intégré dans le code commercial Fine/Turbo développé et commercialisé par la société Numeca Int. Du point de vue numérique, l'essentiel du travail a porté sur l'amélioration de la stabilité numérique et sur la fiabilisation de l'algorithme ; ces recherches ont débouché notamment sur la modification du calcul des paramètres de préconditionnement. La faisabilité de calculs cavitants instationnaires a été démontrée pour deux configurations bidimensionnelles : un canal venturi et un hydrofoil. Dans les deux cas, le lâcher de structures de vapeur à l'aval des poches a été simulé et l'écoulement dans ces conditions a été étudié. Une étude de l'influence des principaux paramètres numériques a été menée dans le cas du venturi. L'autre aspect du travail concerne les calculs en turbomachines. Une méthodologie permettant de reproduire numériquement la chute de performance en cavitation a été proposée et mise en oeuvre sur deux géométries d'inducteur, deux géométries de rouet et une grille d'aubes. Ces calculs ont permis de caractériser les mécanismes conduisant à la chute de performance et à observer les modifications induites par la cavitation sur les écoulements internes. Enfin, la faisabilité de la simulation d'instabilités de cavitation a été démontrée à partir des calculs dans une grille d'aubes. Les régimes sub synchrone et super synchrone ont été reproduits et un mécanisme de propagation de ces instabilités a été proposé.

Analyse des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires dans les turbomachines

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Book Synopsis Analyse des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires dans les turbomachines by : Rafael Campos Amezcua

Download or read book Analyse des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires dans les turbomachines written by Rafael Campos Amezcua and published by . This book was released on 2009 with total page 236 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans les turbomachines et plus particulièrement dans les inducteurs, la cavitation reste un sujet de préoccupation majeure. L'évolution rapide de l'industrie des turbomachines combinée aux récents progrès réalisés en CFD, permettent une investigation, une analyse et un diagnostic numériques de ces machines par une meilleure connaissance des caractéristiques des écoulements dont elles sont le siège. La cavitation est un phénomène physique qui apparaît fréquemment dans les machines hydrauliques soumises aux conditions d’aspiration spécifiques. Elle entraîne plusieurs effets non souhaitables dans les systèmes industriels où elle a lieu. On peut mentionner le bruit généré, l'érosion, la perte de performances de la machine et les vibrations. Dans ces travaux, diverses études numériques et expérimentales, permettant l’analyse de l’écoulement cavitant stationnaire et instationnaire dans les inducteurs axiaux ont été réalisées. L’identification des instabilités de type cavitation alternée et cavitation tournante a été poursuivie.

Modélisation d'écoulements instationnaires et cavitants

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Book Synopsis Modélisation d'écoulements instationnaires et cavitants by : Yves Delannoy

Download or read book Modélisation d'écoulements instationnaires et cavitants written by Yves Delannoy and published by . This book was released on 1989 with total page 181 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LES PERFORMANCES CROISSANTES DES TURBOMACHINES HYDRAULIQUES NECESSITENT UNE MODELISATION DES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, SUBCAVITANTS ET CAVITANTS, ABORDEE ICI EN BIDIMENSIONNEL PAR UNE DISCRETISATION VOLUMES FINIS DES EQUATIONS D'EULER, SUR UN MAILLAGE CURVILIGNE ORTHOGONAL. UN MODELE DIPHASIQUE 2D-1FL DE POCHES DE CAVITATION A ETE DEVELOPPE, AINSI QU'UN ALGORITHME IMPLICITE POUR UN ECOULEMENT ALLANT DE L'INCOMPRESSIBLE AU SUPERSONIQUE. LES RESULTATS SUBCAVITANTS ONT ETE COMPARES A DES EXPERIENCES DE PROFIL OSCILLANT: LA CONFRONTATION EST SATISFAISANTE DANS LE CAS OU LES EFFETS VISQUEUX SONT NEGLIGEABLES, ET SOULIGNE L'INTERET DES SCHEMAS DE DISCRETISATION DU SECOND ORDRE (QUICK, SMART...), PAR RAPPORT AU SCHEMA AMONT. LES CALCULS DE CAVITATION INSTATIONNAIRE MENENT, SANS APPORT EMIRIQUE, A DES POCHES PULSANTES ET DES STRUCTURES DIPHASIQUES TOURBILLONNAIRES ENTRAINEES, QUI ONT ETE OBSERVEES EXPERIMENTALEMENT DANS D'AUTRES ETUDES

Études des modèles de cavitation pour la simulation des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires

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ISBN 13 : 9781369488074
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Book Synopsis Études des modèles de cavitation pour la simulation des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires by : Tan Dung Tran

Download or read book Études des modèles de cavitation pour la simulation des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires written by Tan Dung Tran and published by . This book was released on 2015 with total page 87 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt:

Simulation 2D et 3D des écoulements cavitants

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Book Synopsis Simulation 2D et 3D des écoulements cavitants by : Rezki Chebli

Download or read book Simulation 2D et 3D des écoulements cavitants written by Rezki Chebli and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La cavitation est l'un des phénomènes physiques les plus contraignants influençant les performances des machines hydrauliques. Il est donc primordial de savoir prédire son apparition et son développement, et de quantifier les pertes de performances qui lui sont associées. L'objectif de ce travail est de développer un algorithme 3D instationnaire pour la simulation numérique de la cavitation dans le code industriel « Code_Saturne ». Il est basé sur la méthode à pas fractionnaires et préserve le principe du minimum/maximum sur le taux de vide. Un solveur implicite, basé sur l'équation de transport du taux de vide couplée avec les équations Navier-Stokes est proposé. Un traitement numérique spécifique des termes sources de cavitation permet d'obtenir des valeurs physiques du taux de vide (entre 0 et 1) sans aucune limitation artificielle. L'influence des modèles de turbulence RANS sur la simulation de la cavitation est étudiée sur deux types de géométries 2D (Venturi et Hydrofoil). Cela confirme que la modification de Reboud et al. (1998) appliquée aux modèles à viscosité turbulente à deux équations, k-epsilon et k-omega-SST, permet de reproduire les principales caractéristiques du comportement instationnaire de la poche de cavitation. Le modèle du second ordre RSM-SSG, basé sur le transport des contraintes de Reynolds, se révèle capable de reproduire le comportement instationnaire de l'écoulement sans aucune modification arbitraire. Les effets tridimensionnels intervenant dans les mécanismes d'instabilité de la poche sont également analysés. Ce travail nous permet d'aboutir à un outil numérique, validé sur des configurations d'écoulements cavitants complexes, afin d'améliorer la compréhension des mécanismes physiques qui contrôlent les effets instationnaires tridimensionnels intervenants dans les mécanismes d'instabilité.

Simulation d'écoulements cavitants par résolution numérique des équations de Navier-Stokes en moyenne de reynolds

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Book Synopsis Simulation d'écoulements cavitants par résolution numérique des équations de Navier-Stokes en moyenne de reynolds by : Davy Dauby

Download or read book Simulation d'écoulements cavitants par résolution numérique des équations de Navier-Stokes en moyenne de reynolds written by Davy Dauby and published by . This book was released on 2007 with total page 384 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le présent travail de thèse s'inscrit dans une logique d'intégration de nouveaux phénomènes physiques dans les solveurs Navier-Stokes dont la maturité atteinte aujourd'hui leur permet d'appréhender de nombreux domaines de la physique autres que la mécanique des fluides. Le modèle de cavitation de type production-destruction, intégré dans un solveur Navier-Stokes utilisant une méthode de type Volumes-Finis non structurés, est présenté. Les différentes méthodes numériques pour mener de façon robuste le calcul d'écoulement cavitans sont exposées. On s'attarde notamment sur les difficultés intrinsèques au modèle de cavitation employé et sur l'influence de ses paramètres dans le cas d'une poche de cavitation attachée au bord d'attaque d'un profil d'aile bidimensionnel. Dans le cadre d'une thématique connexe de la cavitation en hydrodynamique, on s'intéresse à la capture, par deux méthodes de raffinement local; du tourbillon d'extrémité généré par un profil d'aile tridimensionnel de forme en plan elliptique. Enfin l'application tridimensionnel du modèle de cavitation sur une hélice en rotation en eau calme est proposée.

Advances in Hydroinformatics

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Publisher : Springer
ISBN 13 : 9812876154
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Book Synopsis Advances in Hydroinformatics by : Philippe Gourbesville

Download or read book Advances in Hydroinformatics written by Philippe Gourbesville and published by Springer. This book was released on 2015-08-21 with total page 616 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book is a collection of extended papers based on presentations given during the SIMHYDRO 2014 conference, held in Sophia Antipolis in June 2014. It focuses on the modeling and simulation of fast hydraulic transients, on 3D modeling, and on uncertainties and multiphase flows. The book explores both the limitations and performance of current models and presents the latest developments based on new numerical schemes, high-performance computing, multiphysics and multiscale methods, and better interaction with field or scale model data. It addresses the interests of practitioners, stakeholders, researchers and engineers active in this field.