Laetitia PERNOD

Recherche

1/ Thématiques de recherche et axes scientifiques

Mes recherches actuelles portent sur la caractérisation numérique et expérimentale des interactions fluide-structure dynamiques entre un écoulement turbulent et une structure déformable - interagissant ou non avec la surface-libre - en vue, d'une part, de développer des surfaces portantes flexibles (le plus souvent en composite) et, d'autre part, de contribuer à la compréhension physique des effets d'interaction fluide-structure autour de ces structures (par exemple effets 3D de décrochage dynamique à haut nombre de Reynolds et grand rapport d'aspect, caractérisation des efforts s'exerçant sur la structure pour leur dimensionnement, auto-adaptation passive à l'écoulement par couplage flexion-torsion, ...).  Ces surfaces marines portantes flexibles évoluent dans des écoulements visqueux turbulents instationnaires, et sont donc potentiellement soumises à des sources d'excitation hydrodynamiques par lâchers tourbillonnaires, transition laminaire-turbulent et/ou décrochage. En étroite collaboration avec d'autres chercheurs du LHEEA et des partenaires académiques et industriels, j'étudie les régimes écoulements et la réponse aéro-hydroélastique de ces surfaces portantes, ainsi que leurs déformations structurelles sous vibrations induites.

Les problématiques de contrôle d'écoulement actif (ex: morphing du bord de fuite par éléments piézoélectriques, alliages à mémoire de forme) et passif (ex : auto-adaptation à l'écoulement par couplage flexion-torsion) et de réduction des vibrations (shunts piézoélectriques, matériaux viscoélastiques) et du bruit rayonné comptent parmi les principales ouvertures thématiques que je souhaite développer à court- et moyen-termes.

2/ Méthodes

Pour réaliser mes recherches, j'utilise autant que possible une méthode jointe numérique-expérimentale. Concernant les méthodes numériques, j'utilise principalement des simulations CFD haute-fidélité RANS pour le fluide (ouverture vers LES et DNS en cours) couplées à une modélisation par éléments finis pour la structure (avec une modélisation pli par pli pour le composite) par des méthodes de couplage numérique fluide-structure fortes et faibles, formulation ALE, etc. Les simulations sont réalisées avec des méthodes HPC (High Performance Computing) sur les supercalculateurs régionaux et nationaux (ex : IDRIS - Jean Zay) avec des codes industriels et commerciaux (StarCCM+, ISIS-CFD). En complément de l'approche numérique, je contribue également  à la mise en oeuvre de méthodes expérimentales sur ces thématiques, principalement dans les bassins d'essais du LHEEA (canal de circulation, bassin de traction) et de l'IRENav (canal de cavitation, Ecole Navale, Brest) : mesures de déformations par fibres optiques, mesures de la réponse vibratoire par vibromètre laser à effet Doppler, caméra rapide, etc.

3/ Champs applicatifs visés

Les champs applicatifs principalement visés sont l'ingénierie navale et l'industrie maritime et offshore par (i) l'amélioration des performances et de l'efficience énergétique de la propulsion marine (hélices marines, propulsion vélique, ...), (ii) le développement d'appendices innovants (safrans, barres stabilisatrices) pour la tenue à la mer, la maîtrise des performances sur houle et la décarbonation du transport maritime et (iii) l'atténuation des vibrations et du bruit rayonné des surfaces portantes (hélices, appendices, pales d'hydroliennes, etc.).