Typologie d'emplois : Master 2

Master 2 : Assimilation de données pour le couplage calcul-expérience appliquée aux sillages à proximité de la surface libre

La compréhension et la prédiction des écoulements autour de structures fixes ou mobiles sont des enjeux essentiels dans de nombreuses applications défense. En aérodynamique comme en hydrody-namique, les voilures fixes ou tournantes, les gouvernes, les propulseurs sont soumis à des efforts fluides provoqués par des phénomènes physiques instationnaires complexes difficiles à prédire et à mesurer avec précision. Dans la plupart des applications, ces phénomènes conditionnent les inter-actions entre le fluide et les structures et leur compréhension nécessite à la fois la connaissance de la dynamique instationnaire de l’écoulement, du sillage et des efforts fluides correspondants. En particulier, les écoulements turbulents génèrent des structures à de multiples échelles qui influen-cent fortement les forces de pression et de frottement (donc les performances hydrodynamiques), les sillages, ainsi que l’aération ou encore la cavitation qui influent elles-mêmes sur les sillages.

Simulations numériques directes d’ondes internes en milieu stratifié

Ce projet s’inscrit dans un contexte d’études sur les ondes de gravité en milieu stratifié, telles qu’on peut les rencontrer dans l’atmosphère et les océans. Dans ce type de milieu géophysique où la masse volumique du milieu dépend de la profondeur, des ondes de gravités internes peuvent apparaître au sein du fluide, loin de la surface libre. Ces ondes peuvent transporter de l’énergie sur de grandes distances, affectant ainsi les mouvements à grande échelle au sein de l’écoulement, ainsi que le transport de chaleur, des sédiments, des nutriments et des polluants dans les océans. Lorsque la stratification de masse volumique n’est pas uniforme, les ondes internes peuvent présenter des phénomènes ondulatoires similaires à des résonances. Des « escaliers thermohalins » se forment ainsi, constitués par des profils de densité périodiques spatialement.

Cette situation, qui peut notamment s’observer dans l’océan Artique, a été mise en évidence et caractérisée expérimentalement par [1,2,3,4]. Les expériences réalisées par [1] (voir la figure ci-dessous) montrent notamment qu’il existe, du fait de la stratification, des « bandes interdites » pour les ondes de gravités internes, c’est à dire des plages de fréquences sur lesquelles la propagation des ondes internes ne peut s’effectuer du fait la stratification périodique de densité du fluide. Ces résultats suggèrent que le transport d’énergie peut être profondément affecté par la présence de stratifications périodiques dans les fluides géophysiques.