Nous recherchons un-e technicien-ne électronicien-ne pour le laboratoire PPrime de la faculté des Sciences de l’Université de Poitiers. Réaliser, à partir de schémas, l’implantation des matériels, le montage et les tests de dispositifs électroniques.
Assurer la mise en service et la maintenance des ensembles électroniques liés aux installations expérimentales.
Activités principales:
Assembler les cartes pour en faire un ensemble opérationnel
implanter les composants
Entretenir et maintenir les cartes et les appareils réalisés au laboratoire Procéder aux tests, mesures et réglages préalables à la mise sous tension des équipements
Réaliser et tester des équipements d’automatismes
utiliser les logiciels de développement spécifiques
Réaliser l’environnement mécanique des cartes; fabriquer les faces avant et arrière
Assurer la maintenance et les interventions de premiers niveaux, la détection et le diagnostic de pannes simples sur des appareillages et/ou des expériences
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.
Les travaux à réaliser sont à la fois de nature numérique et expérimentale. Une première étape consistera à réaliser une optimisation de la forme de la cavité et de l’énergie minimum nécessaire à la modulation de la vitesse d’éjection du système de contrôle. Cette étape initiale, réalisée en amont des essais expérimentaux sera réalisée par modélisation numérique du problème. En parallèle, des essais expérimentaux préliminaires seront effectués afin d’établir une base de données essentielle à la validation de l’approche numérique. Dans un second temps, il s’agira de réaliser le prototype d’actionneur à partir des résultats numériques et d’en effectuer la caractérisation électro-thermo-mécanique. Enfin, le système de contrôle sera multiplié, intégré sur une maquette de tuyère puis testé en condition d’écoulement supersonique.
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.
Dans de nombreuses applications comme les confluences de rivière, les déversements de canal d’amenée ou des ouvrages plus spécifiques comme les passes à poissons, les jets débouchant dans un écoulement transverse sont des écoulements caractéristiques générant des structures tourbillonnaires et pénétrant plus ou moins l’écoulement principal (Figure 1).
Figure 1 : Mesure de vitesse d’un jet débouchant en aval d’une centrale hydroélectrique par LSPIV
Dans la littérature, beaucoup d’études ont été menées sur ces configurations académiques de jet débouchant dans un écoulement transverse, mais peu ont étudié l’influence de la présence d’une surface libre, pour différentes hauteurs de jet injecté, sur le développement du jet. Les effets 3D sont prépondérants dans ce type d’écoulement et l’influence de la surface libre ainsi que les rapports d’injection ne sont pas connus pour des écoulements à faible nombre de Froude. D’un point de vue plus opérationnel, les règles de dimensionnement dans les écoulements à surface libre, pour connaître leur pénétration et leur signature dans l’écoulement principal, restent très qualitatives ou basées sur l’expérience. Dans le cadre des activités du pôle éco hydraulique OFB/IMFT/Pprime, nous cherchons donc à définir ces critères de dimensionnement pour aider ensuite à la conception d’ouvrages efficaces pour l’attractivité des poissons lors de la montaison. Le sujet de thèse concerne la mécanique des fluides, l’hydraulique et les interactions entre un jet et un écoulement transverse pour des écoulements à surface libre. Le travail expérimental et numérique consistera à étudier un certain nombre de paramètres comme les rapports d’injection de quantité de mouvement, la hauteur ou l’angle du jet pour des conditions d’entrée très différentes rencontrées derrière un seuil, en sortie de turbine ou en canal turbulent. Les expériences seront réalisées sur la plateforme hydrodynamique environnementale de l’institut Pprime, principalement à partir de mesures optiques (PIV), et les simulations seront menées à partir du code de calcul StarCCM+ avec des approches instationnaires.
Le candidat devra avoir des compétences en mécanique des fluides et hydraulique des écoulements à surface libre ainsi que des connaissances en mesure et/ou simulation numérique.
Mots Clés : mécanique des fluides, hydraulique, cross-flow, expérimentation, simulation numérique
Pour tout renseignement complémentaire, n’hésitez pas à prendre contact avant fin avril 2024.
La thèse débutera à l’automne 2024.
Dans le cas d’événements extrêmes comme les inondations ou le passage de bateau en eau peu profonde, les courants et ondes générés accélèrent fortement la dégradation des berges des rivières, des cours d’eau et des canaux de navigation. Outre les aspects protection des personnes et des biens, les apports sédimentaires générés peuvent également altérer réellement la rivière et accélérer son évolution hydromorphologique. Les solutions basées sur la nature présentent un intérêt grandissant pour répondre à ces impacts tout en permettant de conserver la biodiversité existante.
Dans le cadre de ces travaux de thèse menés au sein de l’équipe HydÉE* de l’Institut P’, nous proposons de travailler sur des configurations académiques d’écoulement de canaux ou de rivières et d’onde isolée représentant une onde de batillage pour comprendre et atténuer l’impact hydrodynamique sur les berges à partir de solutions telles des structures flexibles. Plusieurs études se sont consacrées à l’étude d’un seul cylindre flexible. Les aspects théoriques de telles configurations ont été traités par (Luhar et Nepf, 2011), (Leclercq et de Langre, 2016) et (Leclercq et de Langre, 2018). Des premières études d’interactions fluide-structure au laboratoire dans le cadre de la thèse de T. Larrieu (2022) ont permis de comprendre la dynamique des interactions entre divers écoulements et des faisceaux de cylindres flexibles. Nové-Josserand et al (2019) ont mené des études ondulatoires de réflexion et d’absorption sur des lames flexibles montées en réseau.
Ce travail de recherche consistera à étudier la propagation d’ondes incidentes (vagues, ondes de batillage…) à travers un réseau de structures cylindriques flexibles. Le candidat cherchera tout d’abord à quantifier la transmission, l’atténuation, la réflexion d’une onde solitaire ou d’un train d’ondes pour des rangées de cylindres rigides ou flexibles placées perpendiculairement à l’onde incidente. L’influence de paramètres tels que l’amplitude et la fréquence de l’onde, la répartition et la rigidité des structures cylindriques sera alors analysée. Les structures cylindriques seront ensuite disposées de façon oblique et les phémomènes physiques rencontrés seront analysés.
Pour mener à bien ces travaux de recherche, des études expérimentales seront réalisées sur le bassin de traction de la plateforme Hydrodynamique Environnementale (pHE) avec notamment des mesures de surface libre et de vitesses à travers les structures par la technique PIV. Ces données seront complétées par une modélisation numérique de l’écoulement sous le code de calcul StarCCM+.
Les solutions proposées à partir des structures flexibles pourront ensuite être transposées au réel par des structures végétales possédant le même comportement hydromécanique.
Les compétences spécifiques demandées au candidat sont :
• de bonnes connaissances en mécanique des fluides, hydrodynamique et ondes,
• des connaissances en simulation numérique et en mesures expérimentales,
• une bonne connaissance de l’anglais,
• un dynamisme et une motivation pour mener un projet innovant.
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