Dynamique de particules : des micro-plastiques dans l’océan à des fluides complexes
Orateur : Marie Poulain Zarcos
Résumé : Lors de ce séminaire j’aborderai essentiellement mes résultats de thèse portant sur la dynamique verticale de particules flottantes en écoulement turbulent anisotrope, dont l’application directe est la pollution des micro-plastiques (entre 1 µm et 5mm) dans l’océan. Je l’ai faite à Toulouse entre l’IMFT (Institut de Mécanique de Toulouse) et le laboratoire des IMRCP (Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique). Je présenterai brièvement mon post-doctorat actuel entre le LMA et l’IUSTI, portant sur le développement d’une métrologie ultrasonore pour sonder la microstructure de suspensions denses. Pour cela, un couplage entre des mesures ultrasonores et optiques (ajustement de l’indice de réfraction entre les particules et le fluide) a été mis en place.
Détails sur la dynamique de particules en turbulence :
Souvent moins denses que l’eau de mer, les micro-plastiques sont soumis à l’agitation en surface, induite par le vent et les vagues, qui les transporte sous la surface. Grâce à une étude d’échantillons collectés en mer, un modèle tenant compte des propriétés (densité, forme et taille) des micro-plastiques a d’abord permis de mieux prédire leur flottabilité. Des expériences de laboratoire ont ensuite permis de reproduire le mélange de surface auquel ils sont soumis, grâce à un dispositif de grille oscillante. Le transport de micro-plastiques idéalisés (billes ou disques flottants) au sein du dispositif a été étudié pour identifier le paramètre qui contrôle le couplage entre les particules et l’écoulement, le nombre de Schmidt turbulent. Nous en proposons pour la première fois une valeur correspondant aux micro-plastiques.
Études numériques et expérimentales de surfaces portantes marines :
Interactions fluide-structure et amortissement vibratoire par shunt piézoélectrique résonant
Orateur : Laetitia Pernod
Abstract : Applications for marine lifting surfaces are progressively expanding and gaining economic importance in a
growing number of maritime engineering fields. Marine lifting surfaces are indeed used as hydrofoils for
high-speed ships, stabilizers, rudders, marine propellers and turbine blades. However, when subjected to
hydrodynamic flows, these structures may undergo strong fluid-structure interactions such as flow-induced
vibrations (FIV), with almost always harmful consequences. Indeed, flow-induced vibrations may trigger a
sharp increase in the vibration amplitude when there is a coincidence between a natural frequency of the
structure and a hydrodynamic excitation frequency. Such high-amplitude vibrations lead to shorter life
cycles due to structural fatigue, as well as reduced acoustic discretion. Moreover, within the main objective
of CO2 emissions reduction, the key design of lifting surfaces clearly remains in the development of lighter
structures, but also in the modification of the structural properties to increase the propeller performances
and to reduce the possible flow-induced vibrations mentioned previously. In particular, the development of
composite marine propellers for surface ship and submarines has been the subject of increasing researches
in the last decades, because of their inherent bend-twist coupling property that enables the propeller to
passively adapt to the incoming flow. Nonetheless, these highly flexible structures are much more prone to
strong fluid-structure interactions and the development of harmful hydrodynamic instabilities, such as FIV.
Therefore, vibration control and damping solutions, as well as accurate understanding and prediction of the
hydroelastic response of marine lifting surfaces and composite structures, in particular using high-fidelity
fluid-structure coupled numerical methods, are critical to many maritime applications, in order to improve
both hydrodynamic performances, as well as to ensure structural safety.
This presentation will consider the two aspects of this problem, first focusing on the fluid-structure
interaction and hydroelastic response of a composite hydrofoil using an innovative joint experimental and
high-fidelity fluid-structure coupled numerical method, and then dealing with the passive vibration damping
of hydrofoils using resonant piezoelectric shunts.
Date et lieu : le mercredi 22/09 à 10h30, salle de séminaire IRPHE.
Le port du masque est obligatoire. Le nombre de personnes dans la salle doit être inférieur à 65% de la capacité, soit environ 50 personnes.