L’équipe Curiosity de l’institut Pprime souhaite recruter un.e doctorant.e dans le cadre d’une collaboration avec les Voies Navigables de France (VNF) et le Laboratoire de Mathématiques et Applications (LMA) de Poitiers afin d’étudier la navigation en milieu confiné dans une optique d’interaction fluide-structures. En complément à un post-doctorat en cours sur une revisite des travaux théoriques sur les effets de confinement hydraulique et ondulatoire pour un bateau fluvial en interaction avec l’ouvrage (typiquement un canal à forme trapézoïdal), nous souhaitons désormais alimenter les études théoriques par des expériences permettant de cribler les modèles ainsi que de guider les modélisateurs vers les modèles pertinents du fait de lacunes dans la compréhension des phénomènes tels que révélées par l’analyse de la littérature et que les expériences pourraient combler. Nous proposons un sujet de thèse combinant expériences d’interactions fluide-structures dans les canaux de l’Institut Pprime et modélisations théoriques/ numériques. Sur le plan expérimental, le/la doctorant.e recruté.e caractérisera les régimes d’écoulements autour et au-dessus d’abord d’un obstacle de fond fixe qui n’occupe pas toute la largeur du canal dans une position centrale puis excentrée (le bateau analogue se rapproche des berges) par rapport à un canal à surface libre de 3m de long avec une section de canal de forme géométrique rectangulaire/trapézoïdale/triangulaire/quelconque. Puis l’obstacle sera retourné et fixé sur un actuateur vertical : une classification des écoulements autour de l’obstacle d’abord rigide puis autorisé à tanguer et/ou pilonner sera recherchée. Enfin, un passage à l’échelle dans le bassin d’essai des carènes de 30 m de long de la plate-forme PHE de l’Institut Pprime (plate-forme d’hydrodynamique environnementale : https://pprime.fr/la-recherche/fluides-thermique-combustion/plateforme-hydrodynamique-environnementale-fr/?cn-reloaded=1 ) sera effectuée pour complexifier la situation par rapport au cas modèle de l’obstacle dans un écoulement (Figure 2). Des obstacles de fond conçus par impression 3D avec des géométries (continue et discontinue, voir Figure 2) et des rapports d’aspect différents seront étudiés. Des maquettes de bateaux de coefficient de bloc différents seront utilisées.
Catégorie d\'emplois : Emplois FTC CURIOSITY
Data-driven modelling and model predictive control of turbulent flow
Flow control consists of introducing controlled disturbances to improve the operating performance of a dynamical system. In fluid mechanics, we can seek to improve aerodynamic performance (reduction of drag or instabilities, for example) while minimizing the energy consumed to introduce the control. For reasons of energy efficiency and robustness, we would like to develop closed-loop control strategies, i.e. taking into account the state of the system to determine at each time instant the optimal forcing to introduce. Historically, much work has been carried out using model-based approaches, developed from first-principles equations (Navier Stokes equations, for example) or simplified dynamical models based on different reduced basis (POD, DMD, stability modes, etc.). However, these models are known of being fragile in terms of parametric modeling, and are therefore often poorly suited to flow control applications. The aim of this thesis is to develop simplified dynamical models of separated flows using data-driven modeling approaches, and to use these models to develop closed-loop control strategies.
MODIFIED ISPH METHOD FOR MODELING THE WAVES INTERACTION WITH THE COASTAL PROTECTION STRUCTURES
Theories of river navigation in a confined environment
CNRS, at the Institut Pprime on the Futuroscope site, within the framework of a collaboration with Les Voies Navigables de France (VNF) and the Laboratoire de Mathématiques et Applications (LMA) in Poitiers, is recruiting a Post-Doctoral theoretician to study navigation in a confined environment. The challenge is to renew theoretical work on the effects of hydraulic and undulatory confinement for a river boat interacting with the structure (typically a trapezoidal channel).
Within the Curiosity research team (https://pprime.fr/la-recherche/fluides-thermique- combustion/curiosity/), for example, the partners wish to determine the critical speed of the boat corresponding to the appearance of hydraulic confinement phenomena which result in a return current around the hull of the ship, a variation in the level of the water body, a modification of the resistance the progress of the ship according to the geometry of the waterway, its roughness of the slope or the presence of a current, the naval architecture characteristics of the ship such as the block coefficient or the friction on the hull.
Théories de la navigation fluviale en milieu confiné
Le CNRS, au sein de l’Institut Pprime, sur le site du Futuroscope, dans le cadre d’un projet en collaboration avec Les Voies Navigables de France (VNF) et le Laboratoire de Mathématiques et Applications (LMA) de Poitiers, recrute un(e) Chercheur/PostDoctorant(e) théoricien (ne) afin d’étudier la navigation en milieu confiné. L’enjeu est de reprendre les travaux théoriques sur les effets de confinement hydraulique et ondulatoire pour un bateau fluvial en interaction avec l’ouvrage (typiquement un canal à forme trapézoïdal).
Au sein de l’équipe de recherche Curiosity (https://pprime.fr/la-recherche/fluides-thermique- combustion/curiosity/), les partenaires souhaitent, par exemple, déterminer la vitesse critique du bateau correspondante à l’apparition des phénomènes hydrauliques de confinement qui se traduisent par un courant de retour autour de la carène du navire, une variation du niveau du plan d’eau, une modification de la résistance à l’avancement du navire en fonction de la géométrie de la voie d’eau, de sa rugosité de la pente ou de la présence d’un courant, des caractéristiques d’architecture naval du bateau comme le coefficient de bloc ou les frottements sur la carène.
PhD Thesis proposal Title: Anomalous scattering-induced instabilities in an open channel flow
In the context of the CNRS Chair in Physical Hydrodynamics, we would like to recruit a PhD student to work with us at Institut Pprime. The primary goal of the thesis will be to provide theoretical input into the expected behaviour of instabilities induced by anomalous scattering (namely, undulations and the BHL effect) in an open channel flow. It will involve analytical treatments and numerical simulations, as well as data analysis. Ultimately, it is hoped that the understanding gained will be used in the guidance of future experiments, to optimize the visibility of growth and/or saturation effects.
Analysis of instabilities falls into two well-defined parts. Firstly, there is the linear wave analysis, which should provide an exponential growth rate associated with a particular background flow. Various complicating factors can be included, such as friction- and viscosity-induced dissipation, which will tend to reduce the growth rate. The second part involves a determination of the end state of the instability, governed by the growing importance of nonlinearities in the wave dynamics. This determines an overall timescale – the time to reach saturation – which will be critical in the design of experiments.
Sujet de thèse : Instabilités induites par la diffusion anomale dans un écoulement en canal ouvert
Dans le cadre de la Chaire CNRS en Hydrodynamique Physique, nous souhaitons recruter un doctorant pour travailler avec nous à l’Institut Pprime. L’objectif principal de la thèse sera de fournir des informations théoriques sur le comportement attendu induit par la diffusion anomale (à savoir, les ondulations et l’effet BHL) dans un écoulement en canal ouvert. Il impliquera des traitements analytiques et des simulations numériques, ainsi que des analyses de données. À terme, on espère que les connaissances acquises serviront à orienter les futures expérimentations, afin d’optimiser la visibilité des effets de croissance et/ou de saturation. L’analyse des instabilités se divise en deux parties bien définies. Premièrement, il y a l’analyse des ondes linéaires, qui devrait fournir un taux de croissance exponentiel associé à un flux de fond particulier. Divers facteurs de complication peuvent être inclus, tels que la dissipation induite par le frottement et la viscosité, ce qui aura tendance à réduire le taux de croissance. La deuxième partie implique une détermination de l’état final de l’instabilité, gouverné par l’importance croissante des non-linéarités dans la dynamique des ondes. Cela détermine une échelle de temps globale – le temps pour atteindre la saturation – qui sera critique dans la conception des expériences.