Durant le doctorat, nous identifierons les caractéristiques des stratifications périodiques qui peuvent conduire à la formation de bandes interdites. Nous développerons une nouvelle approche pour étudier les états de bords formés par les ondes internes en utilisant des méthodologies existantes dans les systèmes photoniques multicouches ou les isolants topologiques. Dans un deuxième temps, nous explorerons d’autres phénomènes ondulatoires tels que la localisation d’Anderson dans les stratifications désordonnées ou des phénomènes de rétroaction dans les régimes non-linéaires.Ce projet de recherche propose de développer une nouvelle approche pour étudier l’interaction entre les ondes internes et des milieux complexes en s’inspirant de méthodes issues de la matière condensée. En tissant des analogies avec des systèmes de photoniques multicouches et d’isolants topologiques, nous identifierons les mécanismes physiques qui gouvernent la propagation d’onde dans des environnements géophysiques complexes, et analyserons la formation d’états de bords et de phénomènes de localisation d’onde dans les fluides stratifiés. Les profils de stratification seront préparés en laboratoire à l’aide de la méthode dite de “double-buckets” et les profils non-uniformes seront récrés en faisant varier le taux de mélange entre eau salée et eau douce à l’aide d’un système de pompes contrôlées par ordinateur. L’interaction entre la convection double-diffusive et la formation de bandes interdites d’ondes internes sera analysée en contrôlant le profil de température de la colonne d’eau dans un deuxième temps. Les mesures de champs de vitesse d’écoulement seront réalisées avec une technique de vélocimétrie par image de particules (PIV), accompagnées de méthodes de filtrage et d’analyses spectrales pour déterminer la dynamique des ondes internes. En parallèle, des simulations combinées avec des données de profils de stratification expérimentales permettront de déterminer les champs de vitesse en régime linéaire. Les expériences prendront placent à l’Institut Pprime en collaboration proche avec Michel Fruchart à ESPCI (Paris) où les approches théoriques sont actuellement développées.
Catégorie d\'emplois : Emplois FTC
Post-doctorat – Simulation numérique de la pulvérisation et de la combustion d’ergols liquides alternatifs
Emission sonore et dynamique des flammes d’hydrogène ultra-pauvres
L’étude comprendra une caractérisation expérimentale détaillée d’une flamme d’hydrogène annulaire et de son émission sonore. L’objectif sera d’analyser les dynamiques de l’écoulement et de la flamme ainsi que leurs liens avec les mécanismes de production de son. Des méthodes optiques de haute précision, résolues dans l’espace et dans le temps, seront utilisées pour explorer et caractériser la flamme. Des antennes de microphones seront utilisées pour cartographier le champ sonore. La synchronisation des systèmes de mesure permettra d’établir des relations de cause à effet entre l’écoulement, la dynamique de la combustion et champ acoustique rayonné. Des techniques de réduction des données seront mises en œuvre pour identifier les mécanismes clés et guider le développement de modèles simplifiés pour les processus de combustion et de production sonore.
Système de suivi de poissons pour l’éco-hydraulique : étude du comportement en interaction avec les turbulences de l’écoulement
Les relations entre l’écoulement et les poissons ont intéressé les chercheurs depuis des siècles. De nombreux travaux ont étudié les relations entre la préférence de l’habitat du poisson et la vitesse moyenne longitudinale de l’écoulement à la fois en laboratoire et sur le terrain. Les préférences d’habitat en relation avec des vitesses particulières (i.e. les courbes d’indice de qualité de l’habitat) ont été publiées et largement utilisées. Bien que les courbes de préférence offrent des directives générales sur la pertinence de l’habitat du poisson, elles ne caractérisent pas les propriétés de l’écoulement, qui existent au sein même de l’habitat naturel (par exemple, la caractérisation de l’écoulement turbulent dans les rivières). Ainsi, un manque de connaissances sur le comportement des poissons en fonction de la turbulence est flagrant. L’objectif principal de la présente demande est d’examiner les effets des conditions d’écoulement turbulent sur le comportement des poissons se déplaçant au sein d’un écoulement (type passe à poisson ou canal turbulent). En effet, le suivi précis des mouvements des poissons est fondamental pour la recherche en éco-hydraulique et pour les applications en sciences du comportement. Cependant, les caractéristiques locomotrices des poissons diffèrent considérablement d’une espèce à l’autre et il est parfois complexe de suivre les mouvements en raison de présence de reflet à la surface libre ou d’entrainement d’air dans l’écoulement.
L’étude vise donc à analyser les comportements locomoteurs des poissons dans des environnements contrôlés (au sein des bassins expérimentaux de la plateforme hydrodynamique environnementale de l’Institut PPRIME) à l’aide de développement d’un système de suivi précis, efficace et fiable en utilisant des techniques avancées de vision par ordinateur et d’algorithmes de suivi d’objets, basées sur des méthodes d’apprentissage automatique de type Deep Learning (Intelligence Artificielle). En effet, ces dernières ont montré de bonnes performances dans des conditions d’acquisitions complexes, [2], [3], [4], [5]. Le système développé sera testé sur un ensemble de plusieurs centaines de vidéos de poissons dans une grande variété de conditions vidéo (complexes), y compris en présence d’ombres, de bulles d’eau et d’artefacts d’arrière-plan. Les objectifs des techniques développées sont, dans un premier temps, de suivre le poisson et, dans un second temps, de déterminer les caractéristiques de nages comme la fréquence et l’amplitude d’oscillation des nageoires ainsi que son orientation dans le bassin.
Mises en relation avec les caractéristiques turbulentes de l’écoulement suggérées dans le cadre IPOS [1]: intensité de la turbulence (I), périodicité de l’écoulement (P), orientation de l’écoulement (O) et échelle (S) des tourbillons significatifs, les données analysées permettront alors de répondre à la
question clé en éco-hydraulique de relation entre la locomotion de poisson et les caractéristiques de l’écoulement.
[1] Lacey RJ, Neary VS, Liao JC, Enders EC, Tritico HM. 2012. The IPOS framework: linking fish swimming performance in altered flows from laboratory experiments to rivers. River Res Appl. 28(4):429–443.
[2] Li, W., Liu, Y., Wang, W., Li, Z., Yue, J., 2024. TFMFT: Transformer-based multiple fish tracking. Computers and Electronics in Agriculture 217, 108600. https://doi.org/10.1016/j.compag.2023.108600
[3] Liu, Y., Li, B., Zhou, X., Li, D., Duan, Q., 2024. FishTrack: Multi-object tracking method for fish using spatiotemporal information fusion. Expert Systems with Applications 238, 122194. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2023.122194
[4] Wang, H., Zhang, S., Zhao, S., Wang, Q., Li, D., Zhao, R., 2022. Real-time detection and tracking of fish abnormal behavior based on improved YOLOV5 and SiamRPN++. Computers and Electronics in Agriculture 192, 106512. https://doi.org/10.1016/j.compag.2021.106512
[5] Wang, Z., Xia, C., Lee, J., 2021. Parallel Fish School Tracking Based on Multiple Appearance Feature Detection. Sensors 21, 3476. https://doi.org/10.3390/s21103476
PhD proposal 2025 : Experimental fluid mechanics and acoustics – Oscillating flows
Master Internship Proposal – Towards an improved understanding of hydrogen-air instabilities development in an annular slit burner geometry
Master 2 Project – Adjoint based optimization of acoustic liners’ impedance
Etude et évaluation de l’empreinte environnementale des méthodes de construction sur plots et pilotis (H/F)
Contexte :
Le CNRS, au sein de l’Institut Pprime, sur le site du Futuroscope, dans la cadre du projet de recherche Tech-0-Artif ((Solutions Techniques pour des Constructions Sans Artificialisation) recrute un stagiaire pour évaluer l’empreinte environnementale des méthodes de construction des habitats réversibles de l’Oasis du Coq à l’Âme. Le projet Tech-0-Artif s’inscrit dans une démarche de recherche qui explore une piste nouvelle de lutte contre l’artificialisation des sols via le développement de solutions techniques permettant de rendre les activités humaines compatibles avec le maintien des services écosystémiques. Cette expérimentation est menée sous forme de laboratoire vivant au sein de l’éco-hameau de l’Oasis du Coq à l’Âme, qui se base sur la notion de communs, la co-construction et la co-opération. Le projet Tech-0-Artif est financé par l’ADEME dans le cadre de l’Appel à projets de recherche – Vers des bâtiments responsables, et vise une normalisation des techniques de fondation faiblement artificialisantes et peu impactantes sur l’environnement.
Description du poste :
Le développement économique et démographique a pour conséquence indirecte l’artificialisation des sols, qui se caractérise par une perte de leur fonction naturelle, causée par l’urbanisation et l’exploitation des sols (250000 ha artificialisés en France durant les 10 dernières années; données issues de l’observatoire de l’artificialisation). Cette artificialisation conduit donc à une destruction difficilement réversible des services écosystémiques des terres artificialisées. Le projet Tech-0-Artif, dont le présent stage constitue une étape essentielle, a donc pour objectif d’étudier et évaluer des solutions techniques de constructions non- artificialisantes (pilotis ou plots) et de comparer la performance et les impacts écologiques des différentes techniques de construction au sein de l’expérimentation collective de l’Oasis du Coq à l’Âme. Plus précisément, la question centrale est de savoir si ce type de construction permet de réduire les impacts de l’habitation sur les services écosystémiques du terrain où elle est construite.
Description de l’employeur/ Laboratoire :
L’institut P’ est un laboratoire de recherche des domaines des Sciences Physiques et des Sciences de l’Ingénierie. C’est une UPR CNRS conventionnée avec l’Université de Poitiers (Faculté des Sciences Fondamentales et Appliquées, Faculté des Sciences du Sport et École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers, ENSIP) et l’École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique, ISAE-ENSMA. Ses activités couvrent un large spectre de thématiques et de compétences complémentaires allant de la physique des matériaux à la mécanique des fluides et des matériaux, au génie mécanique et à l’énergétique. Trame de fiche de poste DRH 2
Description du profil recherche :
Nous proposons ici en particulier d’étudier et évaluer l’impact environnemental des méthodes de construction sur pilotis et plots, dont nous faisons l’hypothèse qu’ils permettent de construire sans artificialiser. Après une première phase d’écoconception, basée sur l’inventaire des ressources et de la biodiversité locales et sur une approche par analyse de cycle de vie (ACV), nous mettrons en place des plateformes expérimentales instrumentées. Nous en évaluerons l’impact sur l’environnement immédiat (sol, ruissellement, biodiversité) et en réaliserons une ACV plus détaillée. Nous étudierons le comportement de ces fondations lorsqu’elles sont soumises aux risques naturels (tremblements de terre, inondations, glissements de terrain), et initierons une réflexion sur la transposabilité de ces techniques dans les textes réglementaires locaux et nationaux. Finalement, nous organiserons la diffusion de ces résultats pour un public plus large.
Application :
Construction durable, Ecoconception, Habitats réversibles, Impacts environnementaux, Zéro artificialisation, Transition écologique, Science participative, Eco-hameau, Recherche-Actions
Outils et connaissances à utiliser :
Analyse de Cycle de Vie (ACV), Matériaux biosourcés et géosourcés, Approche systémique, Interdisciplinarité. Des connaissances en géotechnique et low-tech serait un plus.
Nature du travail :
Evaluer les impacts environnementaux des choix techniques de fondations des habitats de l’Oasis du Coq à l’Âme à l’aide de l’outil ACV
Impact d’un ressaut hydraulique mobile sur la génération de turbulence dans un écoulement stationnaire et impact sur le lit sédimentaire.
Ce stage concerne l’étude expérimentale d’un ressaut en translation et tout particulièrement les phénomènes aux interfaces. L’objectif du stage est de mesurer l’impact de la déformation de surface libre sur l’écoulement et sur le fond du canal donc une interface air/eau et une interface eau/sédiment.