Julien Mathiaud

Julien MATHIAUD

Professeur au sein de l'IRMAR à l'université de Rennes (CNRS UMR 6625),

membre de l'équipe d'analyse et modélisation

Email: julien.mathiaudatuniv-rennes.fr

Je m'intéresse aux applications suivantes à travers la modélisation physique, la résolution numérique et théorique des équations aux dérivées partielles:

Dynamique des gaz raréfiés
Modélisation des plasmas(radiothérapie et FCI)
Gaz sans pression
Interactions particules-fluides
Modèles de turbulence et interaction fluide/structure

Enseignements passés et actuels (vacations ENS Cachan et ENSTA en M2 entre 2008 et 2013, professeur associé à l'ENSEIRB-Matmeca 2015-2023 , professeur université de Rennes depuis 2023 (responsable master CSM en M1) ) :

Solveurs linéaires (ENSEIRB/Matmeca)
Thermique (ENSEIRB/Matmeca)
Mécanique des fluides compressibles et turbulence (ENSEIRB/Matmeca)
Méthodes cinétiques (ENSTA/ENS Cachan)
Projets de calcul haute performance (ENSEIRB/Matmeca)
Utilisation du logiciel Openfoam (ENSEIRB/Matmeca)
Projets de recherche (ENSEIRB/Matmeca)

Publications

Dynamique des gaz raréfiés

J. Mathiaud, L. Mieussens, M. Pfeiffer. An ES-BGK model for diatomic gases with correct relaxation rates for internal energies. European Journal of Mechanics - B/Fluids, Volume 96, 2022, Pages 65-77, ISSN 0997-7546. https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2022.07.003 .
J. Mathiaud and L. Mieussens , "Mesoscopic Boltzmann model equations for thermally perfect gases", Physics of Fluids 33, 127112 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0075395
J. Mathiaud ,Y. Dauvois,L. Mieussens, An ES-BGK model for polyatomic gases in rotational and vibrational nonequilibrium February 2021.European Journal of Mechanics - B/Fluids. 10.1016/j.euromechflu.2021.02.006
J. Mathiaud and L. Mieussens. BGK and Fokker-Planck Models of the Boltzmann Equation for Gases with Discrete Levels of Vibrational Energy Springer March 2020. Journal of Statistical Physics 178(1). 10.1007/s10955-020-02490-7
C.Baranger, Y.Dauvois, G.Marois, J.Mathé, J.Mathiaud and L.Mieussens. A BGK model for high temperature rarefied gas flows. November 2019. European Journal of Mechanics - B/Fluids F 10.1016/j.euromechflu.2019.11.006
C. Baranger, N. Hérouard, J. Mathiaud , L. Mieussens: Comparison of Finite Volume and Discontinuous Galerkin schemes for the simulation of rarefied flows along solid boundaries Mathematics and Computers in Simulation 10.1016/j.matcom.2018.11.011
K. Aoki, C. Baranger, M. Hattori, S. Kosuge, G. Martalò, J. Mathiaud and L. Mieussens . Slip Boundary Conditions for the Compressible Navier–Stokes Equations.Journal of Statistical Physics volume 169, pages744–781 (2017). 10.1007/s10955-017-1886-8
J. Mathiaud, L. Mieussens: A Fokker–Planck Model of the Boltzmann Equation with Correct Prandtl Number for Polyatomic Gases. Journal of Statistical Physics 07/2017;, 10.1007/s10955-017-1837-4
J. Mathiaud, L. Mieussens: A Fokker–Planck Model of the Boltzmann Equation with Correct Prandtl Number. Journal of Statistical Physics 03/2015; 162(2)., 10.1007/s10955-015-1404-9

Modélisation des plasmas et du radiatif

J.-L. Feugeas, J. Mathiaud, L. Mieussens, T. Vigier. An asymptotic preserving kinetic scheme for the M1 model of linear transport. 2023.Preprint.
A. Chrisment, A. Debayle, J.-L. Feugeas, P. Loiseau, P.-E. Masson-Laborde, J. Mathiaud, Ph. Nicolaï, V. Tikhonchuk, A deterministic numerical scheme for an electron heat transport model,Mathematics and Computers in Simulation,Volume 205,2023,Pages 78-97,ISSN 0378-4754, https://doi.org/10.1016/j.matcom.2022.09.014.
A. Chrisment, P. Loiseau, J.-L. Feugeas, P.-E. Masson-Laborde, J. Mathiaud, V. Tikhonchuk, Ph. Nicolaï. Analysis of a kinetic model for electron heat transport in inertial confinement fusion plasmas. Physics of Plasmas 29, 062301 (2022) https://doi.org/10.1063/5.0087007. https://doi.org/10.48550/arXiv.2202.08605 .
A.Colaïtis, I Ggumenshchev,J.Mathiaud, V.Goncharov. Inverse ray tracing on icosahedral tetrahedron grids for non-linear laser plasma interaction coupled to 3D radiation hydrodynamics. Journal of Computational Physics Volume 443, 15 October 2021, 110537. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2021.110537
J. Mathiaud, F. Salvarani: A numerical strategy for radiative transfer problems with higly oscillating opacities. Applied Mathematics and Computation 09/2013; 221., http://dx.doi.org/10.1016/j.amc.2013.06.057

Interactions particules-fluides

G. Marois, J. Mathiaud:On the local smooth solutions for a thin spray with break-up. 2023 Preprint
L. Boudin, J. Mathiaud: A numerical scheme for the one-dimensional pressureless gases system. Numerical Methods for Partial Differential Equations 11/2012; 28(6)., 10.1002/num.20700
A. Bernard-Champmartin, O. Poujade, J. Mathiaud, J.-M. Ghidaglia: Modelling of an Homogeneous Equilibrium Mixture Model (HEM). Acta Applicandae Mathematicae 02/2014; 129(1)., 10.1007/s10440-013-9827-2
A. Champmartin, L. Desvillettes, J. Mathiaud: A BGK-type model for inelastic Boltzmann equations with internal energy.. Rivista di Matematica della Universita di Parma 12/2010; 2(2).. http://www.rivmat.unipr.it/vols/2010-1-2/index-vol1-2.html
L. Desvillettes, J. Mathiaud: Some Aspects of the Asymptotics Leading from Gas-Particles Equations Towards Multiphase Flows Equations. Journal of Statistical Physics 10/2010; 141(1):120-141., https://doi.org/10.1007/s10955-010-0044-3
J. Mathiaud: Local smooth solutions of a thin spray model with collisions. Mathematical Models and Methods in Applied Sciences 02/2010; 20(02)., https://doi.org/10.1142/S0218202510004192

Modèles de turbulence et interaction fluide/structure

C. Levet,J. Lachaud,V. Ducamp,R. Memes, J. Couzi, J. Mathiaud,A. P. Gillard,Weisbecker P., G. Vignoles. High-flux sublimation of a 3D carbon/carbon composite: Surface roughness patterns November 2020Carbon. 10.1016/j.carbon.2020.11.023
M Olazabal-Loumé, F. Chedevergne,F. Danvin,J. Mathiaud. Roughness corrections applied to the simulation of turbulent hypersonic flows.Conference: Eucass 2019. November 2019. 10.13009/EUCASS2019-686
C. Levet, B. Helber, J. Couzi, J. Mathiaud, J.-B. Gouriet, O. Chazot, G.L. Vignoles: Microstructure and gas-surface interaction studies of a 3D carbon/carbon composite in atmospheric entry plasma. 10.1016/j.carbon.2016.11.054
J. Mathiaud, X. Roynard: Local Smooth Solutions of the Incompressible k - omega Model. Acta Applicandae Mathematicae 03/2016; 146(1)., 10.1007/s10440-016-0054-5
J. Mathiaud: Local smooth solutions of the incompressible K-epsilon model and the low turbulent diffusion limit. Communications in mathematical sciences 01/2008; 6(2008)., 10.4310/CMS.2008.v6.n2.a5

Proceedings

C. Baranger, Y. Dauvois, G. Marois, J. Mathé, J. Mathiaud and L. Mieussens. A BGK model for high temperature rarefied gas flows. November 2019. 10.13009/EUCASS2019-668
G. Marois, J. Mathiaud, P. Villedieu. Euler-Euler Modeling of the interaction of a gas particle mixture with a detached shock. 13th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XIII) and 2nd Pan American Congress on Computational Mechanics (PANACM II)„ Jul 2018, New-York, United States. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01979101/document
M. Olazabal-Loumé, F. Danvin, J. Mathiaud, B. Aupoix. Study on k-omega shear stress transport model corrections applied to rough wall turbulent hypersonic boundary layers. November 2017. 10.13009/EUCASS2017-604
C. Baranger, L. Desvillettes, N. Hérouard, J. Mathé, J. Mathiaud, J.F. Poustis, L. Mieussens, M. Varenne-Pellegrini. Modeling, numerical method and validation for the simulation of hypersonic rarefied gas flows. November 2017. 10.13009/EUCASS2017-601
L. Boudin, J. Mathiaud (2014). Asymptotic behavior of a diffusive scheme solving the inviscid one-dimensional pressureless gases system. Actes du Congrès HYP'2012.

Habilitation à diriger des recherches

J. Mathiaud, Contribution à la modélisation et à la simulation des écoulements complexes : application à la rentrée atmosphérique et aux interactions particules-fluide , Université de Bordeaux, juin 2018.

Thèse

J. Mathiaud, Etude de systèmes de type gaz-particules, ,ENS Cachan, sept. 2006.

Enseignement

2003-2006: moniteur à l'ENS Cachan
2008-2012: cours de M2 à l'ENSTA et ENS Cachan
2015-: Professeur associé à l'ENSEIRB Matmeca (statut PAST)

Présentations

Of the k-epsilon incompressible model, International Workshop on Multiphase and Complex Flow Simulation for Industry ,Cargese, oct. 2003.
Etude de sprays épais dans un cadre fortement collisionnel, séminaire d'Orsay du 16 mars 2005.
A thin spray model with collisions: existence and uniqueness of local smooth solutions , Classical and Quantum Mechanical Models of Many-Particle Systems .Oberwolfach.décembre 2006 .
Sprays: models, interactions and collisions. , Gamni 2010
A new model for spray interactions , Multimat 2011, Arcachon.
Le modèle de turbulence k-omega pour des écoulements ´ 3D hypersoniques , Séminaire IMB 2013 (Bordeaux).
Models and Numerical method for the simulation of rarefied flows in atmospheric reentry applications , Cargèse 2014.
A new diffusive model for rarefied gas dynamics , RGD Vancouver 2016.
Moment models for rarefied gas dynamics at high temperatures , Gamni 2019
Moment models for rarefied gas dynamics at high temperatures. International Workshop on Simulating Interacting Particles Bordeaux France, on May 09-10, 2019

Etudiants

Thèses et Post-Doctorat en cours

Antoine Chrisment. Theoretical study of nonlocal electron heat transport in inertial confinement fusion plasmas. Soutenance en mai 2023 (Université de Bordeaux, 30% en collaboration avec P. Nicolaï et V.Tikhonchuk )
Thomas Vigier. Méthodes numériques cinétiques novatrices pour la radiothérapie et les plasmas (Université de Bordeaux, 50% en collaboration avec L. Mieussens et J.-L. Feugeas). Débutée en octobre 2021
Morad Ben Tayeb. Mise en œuvre de Réseaux de Neurones Artificiels pour la simulation de problèmes de physique complexes : application à la physique des plasmas. (Université de Bordeaux, 50% en collaboration avec J.-L. Feugeas). Débutée en octobre 2022
Duncan Barlow. Optimization of a Polar Direct Drive configuration on the Laser Mégajoule (LMJ) using Artificial Neural Networks. Début février 2022. En collaboration avec A. Colaïtis et J.L. Feugeas (CELIA, Université de Bordeaux)

Thèses soutenues

Xavier LAMBOLEY.Apparition de rugosités de surface lors de l'ablation d'un matériau composite en régime de transition entre laminaire et turbulent (Thèse soutenue 2019,30% en collaboration avec G. Vignoles (LCTS, Université de Bordeaux))
Gentien MAROIS. Modélisation eulérienne de l'interaction d'un brouillard avec un choc en régime supersonique (Toulouse, 50%, Thèse soutenue en 2018 en collaboration avec P. Villedieu (ONERA))
Cyril Levet. Ablation de matériaux carbonés sous très haut flux : étude multiphysique de l'interaction matériau/écoulement (Thèse soutenue 2017,30% en collaboration avec G. Vignoles (LCTS, Université de Bordeaux))
Nicolas Hérouard. Optimisation, analyse et comparaison de méthodes numériques déterministes par la dynamique des gaz raréfiés (Thèse soutenue en 2014 , Université de Bordeaux,25% en collaboration avec C. Baranger(25%) et L. Mieussens (IMB Bordeaux,50%)
Aude Champmartin. Modélisation et étude numérique d'écoulements diphasiques : Modélisation d’un écoulement homogène équilibré : Modélisation des collisions entre gouttelettes à l’aide d’un modèle simplifié de type BGK (Thèse soutenue en 2011 , ENS Cachan,50% en collaboration avec L. Desvillettes (50%, ENS Cachan )

Post-doctorat

Yann Dauvois. 2019-2020. Etude d'un modèle ESBGK pour la dynamique des gaz raréfiés . En collaboration avec C. Baranger et L. Mieussens (IMB Bordeaux)
Jordane Mathé. 2016-2017. Mise en place d'un modèle de chimie dans un code de dynamique des gaz raréfiés. En collaboration avec C. Baranger et L. Mieussens (IMB Bordeaux)
Giorgio Martalo. 2015-2017. Etude des conditions de glisssement en dynamique des gaz raréfiés. En collaboration avec C. Baranger et L. Mieussens (IMB Bordeaux)
Thibaut Allemand 2011-2012. Modelling, simulations, GPU programming in fluid mechanics

Organisation de colloque

Trends in Physical and Numerical Modeling for Industrial Multiphase Flows. MIMF - Cargèse September 19-23 2005
Workshop on Kinetic Models and Methods for Rarefied Gaz Dynamics October 8-9 2015, Bordeaux (IMB, Labex CPU)

Quelques simulations numériques

Choc de jets						Croisement de jets
Simulation de dynamique des gaz raréfiés						Ecoulement turbulent autour d'un cylindre en régime supersonique