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Un Institut organisé selon 3 axes de recherche

Le laboratoire est structuré en 8 équipes de recherche : Aérodynamique ; Auto-organisation ; Biomécanique ;Écoulements tournants et géophysiques ; Fragmentation Mélange et Combustion ; Matière molle etbiophysique ; Structures Atmosphère Océan ; Turbulence. Les thèmes scientifiques et l’expertise des chercheurs et enseignants-chercheurs de l’Institut sont déclinés selon 3 axes de recherche, dont quelques exemples des études menées sont donnés ici.

Écoulements, matériaux et Processus industriels

Divers écoulements aérodynamiques font l’objet de recherches fondamentales, à caractère théorique, expérimental et numérique, en collaboration avec plusieurs industriels du secteur de l’aéronautique (Airbus, Airbus Helicopters, ONERA, Liebherr Aerospace).

Des sillages d’obstacles non profilés sont analysés quant à leur stabilité, mais également des écoulements de paroi décollés, en vue de stratégies de contrôle. 

La problématique du bruit induit par des écoulements et notamment le contrôle des résonances acoustiques dans les tuyaux corrugués transportant du gaz font l’objet d’expériences dédiées.

La caractérisation de la dynamique de sillages tourbillonnaires de rotors est un enjeu primordial pour garantir la stabilité de vols d’hélicoptères ; elle permet également de mieux appréhender l’interaction des tourbillons générés par des pales dans un parc d’éoliennes.

Les risques liés à l’utilisation d’hydrogène stocké à très haute pression pour les usages des piles à combustible sont à l’origine d’études de jets, en collaboration avec PSA Peugeot-Citroën.

L’IRPHÉ est équipé de plusieurs bancs de combustion dédiés à l’étude de la propagation de flammes que l’on rencontre dans des moteurs-fusées, notamment dans le cadre de collaborations avec le CNES. Les écoulements interdisques présents dans les pompes
des moteurs cryogéniques de la fusée Ariane sont étudiés à l’aide de dispositifs expérimentaux spécifiques, en collaboration avec la SNECMA (groupe Safran).
Concernant la science des matériaux, le processus de solidification d’un liquide génère de multiples inhomogénéités qui conditionnent les propriétés du solide résultant : la maîtrise de cette dynamique est essentielle sur le plan fondamental (morphogenèse) et applicatif (métallurgie). Des travaux, à la fois de nature expérimentale et théorique, portent sur des scénarios d’atomisation de liquides et de fragmentation de solides. Bien que ces travaux soient essentiellement à vocation heuristique, les connaissances acquises
permettent d’optimiser, par exemple, la pulvérisation dans des moteurs ou des procédés de broyage dans la confection des abrasifs.
Des suspensions de particules molles, qui sont d’une grande importance de par leur utilisation, par exemple, en cosmétique ou
dans l’agroalimentaire, sont étudiées quant à leur comportement mécanique et physicochimique.

Milieu naturel,environnement, Univers

Des écoulements géo-et astrophysiques font l’objet de recherches fondamentales : la dynamique des tourbillons dans les milieux stratifiés, analogues à ceux des océans, voire des disques d’accrétion, est modélisée et reproduite expérimentalement. Des instabilités inertielles de fluides tournants sont étudiées, afin de reproduire à l’échelle d’un laboratoire, à l’aide de dispositifs expérimentaux dédiés, des phénomènes de libration, de précession et de marées dans les intérieurs planétaires.

La génération des vagues par le vent, et notamment la genèse de vagues scélérates dévastatrices, sont au coeur de nombreuses études théoriques et expérimentales.

L’étude du déferlement, des courants et du transport sédimentaire induit dans des zones côtières reste un enjeu scientifique et sociétal: des approches complémentaires, c’est-à-dire mesures de terrain, expériences au laboratoire et modélisation intégrée, sont mises en oeuvre afin d’améliorer la prédiction de ces phénomènes.
Plusieurs dispositifs expérimentaux (canal à houle, hexapode) permettent de caractériser des impacts hydrodynamiques, avec des applications en génie offshore et la problématique du ballottement dans des cuves destinées au transport de liquides.
Une grande soufflerie air-eau, gérée par la structure OSU PYTHEAS d’Aix-Marseille Université, permet à l’Institut de mener, en collaboration avec AREVA, des essais en vue du développement d’éoliennes offshore flottantes.

D’autres préoccupations environnementales sont le dépôt d’aérosols, par exemple libérés lors d’accidents industriels, sur des couverts végétaux, des expériences en soufflerie étant dédiées à cette problématique.

Des études expérimentales de panaches réactifs sont menées en collaboration avec le CEA, avec comme application le piégeage « océanique » du dioxyde de carbone.
L’érosion sédimentaire de digues fluviales, et le risque de brèches dans les structures qui s’ensuit, fait l’objet d’études sur des maquettes en canal hydraulique, notamment en collaboration avec l’IRSTEA.

 

 

 

 

 

 

 

Milieu vivant,systèmes biologiques

De nombreuses thématiques relevant du domaine de la santé sont étudiées, en collaboration avec le milieu médical (service ORL de l’Hôpital La Timone, service de chirurgie vasculaire de l’Hôpital Nord de Marseille…).

La dynamique glottique fait l’objet de caractérisations in vivo par laryngofibroscopie et les mécanismes de transport d’aérosols dans les voies aériennes supérieures sont étudiés, afin d’améliorer des thérapies inhalées, en collaboration avec Air Liquide Santé International.
Les processus d’interaction entre fluide, structure et cellule présents dans les pathologies d’anévrismes de l’aorte abdominale sont modélisés.
D’autres travaux portent sur les parois artérielles pathologiques, dans le contexte du développement de matériaux biomimétiques, et également sur des couplages mécanobiologiques et électrochimiques présents dans le disque intervertébral. La conception d’un bioréacteur dédié au développement biomimétique de tissus est menée en collaboration avec l’INSERM, présentant un fort potentiel de valorisation.

D’autres études visent à comprendre la dynamique et la déformation de capsules et vésicules en solution, pour leur fonction d’encapsulation d’agents actifs.
Le milieu vivant fait l’objet d’études fondamentales et notamment la modélisation des interactions entre le fluide et un corps en mouvement de nage. Il s’agit de quantifier les mécanismes physiques sous-jacents, la robotique sous-marine bio-inspirée étant un champ d’application. La propulsion ciliaire et flagellaire est également étudiée, ainsi que des comportements de nage collectifs et en particulier la modélisation de bancs de poissons.
Des modèles quant à l’architecture et à la croissance des arbres s’inscrivent dans l’objectif de mieux appréhender des stratégies d’allocation de ressources dans des exploitations forestières, en lien avec l’INRA.