Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
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Soutenance de thèse ECL

Clément Perrot-Minot

Lundi 25 novembre 2019, 13h30, amphi 203, bât. W1, ECL

Clément Perrot-Minot

Oscillation de plan d’eau dans une cavité latérale à surface libre

Les travaux de cette thèse sont focalisés sur la détermination des fréquences d’oscillation de la surface libre, ainsi que la fréquence du lâcher tourbillonnaire, pour des cavités latérales, adjacentes à un écoulement à surface libre, de géométrie prismatique simplifiée. Ces cavités représentent des cavités à géométries plus complexes retrouvées dans la nature, comme des ports artificiels ou des bras morts de rivière. Pour ces cavités, les oscillations de surface libre ainsi que la dynamique tourbillonnaire peuvent influer sur la vie de l’écosystème dans la cavité, sur les échanges de nutriments, d’oxygène, avec le canal principal, mais également sur l’usure des systèmes d’amarrages et sur le chargement des bateaux.

Pour les bas nombres de Froude (Fr<0.6), un processus de rétroaction, utilisé dans le domaine acoustique, a été adapté au cas des cavités latérales à surface libre. Un modèle, basé sur un critère de résonance associé à ce processus, permet de prédire les différentes fréquences disponibles pour une configuration d’écoulement donné. En plus de ce phénomène de rétroaction, les ondes de gravité peuvent entrer en résonances dans la cavité, si leur fréquence est proche de celle d’un mode propre de cavité.

Lorsque le nombre de Froude est élevé (Fr>0.6), les amplitudes d’oscillation augmentent soudainement et la fréquence d’oscillation de la cavité est fixée, égale à une valeur correspondante à un mode propre de cavité, dépendant du rapport d’aspect de celle-ci. Dans ce régime, le modèle de rétroaction n’est plus valide, et le lâcher tourbillonnaire est alors dominé par les oscillations de surface libre.

Finalement, il a été montré que comportement de la couche de mélange d’une cavité latérale est fondamentalement différente du comportement d’une couche de mélange libre pour tout nombre de Froude. Un modèle, adapté de modèle existant en acoustique, est proposé. Des travaux complémentaires sont cependant nécessaires pour rendre ce modèle entièrement prédictif.

Membres du Jury :
- EIFF Olivier, Professeur (KIT, Karlsruhe), Rapporteur
- SERGENT Philippe, Ingénieur, chercheur, HDR (CEREMA), Rapporteur
- PERRET Gaële, Maitre de conférences (LOMC, Havre), Examinatrice
- BAILLY Christophe, Professeur (ECL, Lyon), Examinateur
- PERKINS Richard, Professeur (ECL, Lyon), Directeur de thèse
- MIGNOT Emmanuel, Maitre de conférences, HDR (INSA, Lyon), Co-Directeur de thèse

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