Interaction Fluide-Structure

On parle d'interaction fluide-structure dès que l'étude de problèmes couplant la dynamique d'un fluide et la dynamique d'une structure ne peut se faire en traitant le fluide et le solide séparément. A l'UME, nous nous intéressons notamment à décrire les mécanismes fondamentaux d'échange d'énergie entre un écoulement et une structure souple. La compréhension de ces mécanismes est un enjeu crucial de nos sociétés car elle permet non-seulement de concevoir des structures de plus en plus souples et légères, soumises à des sollicitations importantes, mais aussi d'envisager de nouvelles formes de production d'énergie à partir des écoulements géophysiques (vent, fleuves, courants marins...).

Un aspect important des études menées à l'Unité de Mécanique concerne la modélisation des différents amortissements et leur effet sur la dynamique. En effet, l'ajout d'amortissement dans une structure peut entraîner une déstabilisation par flottement. Cet effet est inattendu, l'amortissement ayant plus couramment un effet stabilisant. Nous étudions aussi les amortissements de structure induits par l'interaction avec un fluide. Il peut s'agir de l'amortissement induit par un écoulement, comme c'est le cas par exemple pour les vibrations des barres de combustible dans les réacteurs nucléaires soumis à un séisme. Il peut s'agir aussi de l'amortissement induit par le rayonnement acoustique, comme c'est le cas pour les hauts-parleurs.

Enfin, notamment dans l'optique d'utiliser le couplage-fluide structure pour produire de l'énergie électrique, nous nous intéressons à la vibration de structures actives sous écoulement. C'est la piézoélectricité qui est principalement abordée pour convertir l'énergie mécanique en énergie électrique, mais nous envisageons d'autres types de couplages, tels que le couplage thermomécanique dans le cas des matériaux à mémoire de forme (collaboration avec l'équipe MS de l'UME), ou le phénomène d'induction.

De part la nature fondamentalement couplée des phénomènes étudiés, ce thème de recherche interagit naturellement avec toutes les autres composantes de l'équipe DFA. Citons, parmi beaucoup d'autres, quelques problématiques en lien direct avec les recherches menées à l'Unité de Mécanique : la vibration de structures de génie civil soumises au vent, les vibrations de conduites dans les échangeurs de chaleur des centrales thermiques, de même que les vibrations des crayons combustibles sous écoulement dans les réacteurs nucléaires, les interactions entre une hélice et un écoulement, qu'elle serve à produire de l'énergie avec les éoliennes, ou à se propulser avec les avions et les bateaux, la vibration d'un haut-parleur (cette fois ce sont les propriétés acoustiques du fluide qui sont considérées), les oscillations des cordes vocales soumises à un écoulement d'air venant des poumons, les oscillations d'un drapeau dans le vent ou celles d'un tuyau d'arrosage à fort débit.