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

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Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


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Soutenance de thèse Lyon 1

Sylvie Barsu

Lundi 21 novembre 2016 - 15h - La doua BU Sciences / salle de Conférences

Sylvie Barsu

Effets collectifs dans une canopée modèle immergée : reconfiguration et oscillation


Jury

Laurence BERGOUGNOUX, Maître de Conférences ; Université Aix-Marseille – UMR7343
Emmanuel DE LANGRE, Professeur des Universités ; Ecole Polytechnique – UMR7646
Delphine DOPPLER, Maître de Conférences ; UCBL – UMR5509
Evelyne KOLB, Maître de Conférences ; ESPCI – UMR7636
Michel LANCE, Professeur des Universités ; UCBL – UMR5509
Philippe LARROUDE, Maître de Conférences ; Université de Grenoble Alpes – UMR5519
Nicolas RIVIERE, Professeur des Universités ; INSA de Lyon – UMR5509
Ivana VINKOVIC, Professeure des Universités ; UCBL – UMR5509

Résumé
Les canopées sont des assemblées compactes de plantes dont il existe de nombreux exemples dans la nature, à différentes échelles : forêt, pelouse, champ de céréales, prairies d’algues sous-marines... Leur étude est critique dans de nombreuses problématiques environnementales, concernant par exemple la réaction à de forts courants (verse dans les champs de céréales, inondations) ou le transport de sédiments (rôle des plantes dans la déserti cation, gestion des rivières). Des applications technologiques sont également envisageables, concernant l’optimisation des surfaces ou la récuperation d’énergie.
Les précédentes études se sont principalement intéressées aux écoulements au-dessus des canopées, considérées comme des rugosites de fond. La présence d’un point d’inflexion dans le profi l de vitesses, dû aux ralentissement au fond à cause de la traînée des plantes, autorise le développement d’instabilités de type couche de mélange à l’interface. De plus, la prise en compte de la flexibilité des plantes complique le problème, car leur forme est modi fiée par le courant pour réduire la traînée exercée sur elles (c’est le phénomène de recon guration), mais elles ont également une dynamique propre qui peut éventuellement influencer l’écoulement.
La démarche envisagée dans cette thèse est essentiellement expérimentale. Elle cherche a comprendre la réaction des tiges a di fférents types d’écoulements, a fin d’étudier les e ffets collectifs inhérents a la canopée, et d’identi fier les mécanismes communs qui en sont à l’origine. On utilise pour cela des tiges modèles très simples (plaques rectangulaires) dans un canal étroit, ce qui assure une con figuration quasi 2D et facilite les observations.
Dans un premier temps, on étudie la réaction statique de la canopée a un écoulement établi, afi n de voir comment la reconfi guration est a ffectée pour une plante à l’intérieur d’une canopée, par rapport a un objet flexible seul. L’eff et de la densité est tres clair tant que les plantes sont assez proches, sinon elles se comportent comme si elles étaient seules.
Ensuite, la canopée est soumise a un écoulement oscillant (houle), et, de la même facon, on étudie la di fférence de réaction entre une tige seule et une tige incluse dans une canopée. On observe alors une résonance très nette autour de la fréquence propre, mais la fonction de transfert de la tige se trouve modi fiée par la présence de ses voisines.
La troisième partie s’intéresse à la dynamique d’une canopée confrontée un écoulement unidirectionnel instationnaire. Plusieurs régimes sont identi fiés et caractérisés, selon la vitesse de l’écoulement et les propriétés géométriques de la canopée : des oscillations libres, puis des ondes propagatives intermittentes (rafales) et en n des ondulations globales de grande amplitude (monami).

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