Olivier Doaré
ENSTA-Paristech, Unité de Mécanique (UME)
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Affiliations


Thèmes de recherche

1. Interaction fluide-structure

Théorie des instabilités

Lorsqu'une structure se trouve dans un fluide en écoulement, sa position d'équilibre statique peut devenir instable une fois franchie une valeur critique de la vitesse de l'écoulement. Il en résulte de fortes oscillations de la structure qui peuvent l'endommager. Ce phénomène est rencontré dans de nombreuses applications telles que l'ingénierie nucléaire, l'aéronautique, le génie civil ou la biomécanique. Il est connu sous le nom de "flottement".

Parmi les différentes géométries qui doivent être étudiées, je suis particulièrement intéressé par les structures élancées qui interagissent avec un écoulement axial. Des exemples connus sont par exemple le tuyau d'arrosage (voir image) ou le drapeau en flottement. Ces systèmes peuvent voir se développer des ondes instables (pproche locale) ou des modes instables (approche globale). En particulier, mon objectif est de prédire les vitesses critiques d'instabilité de flottement et de caractériser le rôle de différents paramètres physiques tels que la dissipation, et de différents paramètres géométriques (confinement de l'écoulement, longueur). Récemment, nous avons avancé dans la compréhension d'un effet inattendu de déstabilisation par dissipation. Cet effet a été attribué à l'existence d'ondes d'énergie négative en l'absence de dissipation. Les effets du confinement et de la tri-dimensionnalité de l'écoulement font aussi partie de mes sujets d'étude.

Les cordes vocales sont aussi un exemple de structure qui entre en oscillation lorsqu'elles interagissent avec un écoulement. À l'unité de mécanique, nous étudions expérimentalement et numériquement l'interaction entre un écoulement et une structure modélisant les cordes vocales en régime de phonation. Nous tentons en particulier de caractériser la position tu point de séparation du jet en sortie des cordes vocales, dont la connaissance est cruciale dans les modèles simplifiés utilisés actuellement.

Récupération d'énergie

Ce projet de recherche met l'accent sur les mécanismes capables de produire des oscillations auto-entretenues, comme le flottement, et leur capacité à convertir l'énergie mécanique ainsi produite en énergie électrique. Il est motivé par les ressources limitées en énergies fossiles.

Les structures élancées interagissant avec un écoulement axial sont les principaux systèmes que j'étudie. Comme mentionné plus haut, ils sont capables de présenter des oscillations auto-entretenues dont l'énergie mécanique peut être convertie en énergie électrique.

Parmi les méthodes qui peuvent être utilisées pour récupérer de l'énergie, je regarde principalement la piézoélectricité. Les matériaux piézoélectriques sont connus pour produire un déplacement de charges électriques en réponse à une déformation, ce qui permet de produire de l'électricité. Du point de vue de la modélisation, il est nécessaire d'établir des équations couplant entièrement le fluide, le solide et l'électricité pour prédire le comportement du système et calculer des estimations de la puissance électrique récupérée.

2. Matériaux actifs

Matériaux piézoélectriques

Les matériaux piézoélectriques sont des matériaux particuliers capables de convertir une déformation mécanique en charge électrique: un phénomène appelé "effet piézoélectrique direct". L'"effet piézoélectrique inverse" existe aussi: ces matériaux peuvent se déformer sous l'action d'un champ électrique.

Ces matériaux font partie de mes sujets d'étude lorsque je m'intéresse à la récupération d'énergie à partir d'oscillations instables, ou au contrôle actif de ces instabilités.

Dynamique non linéaire des matériaux à mémoire de forme

Les matériaux à mémoire de forme présentent un intérêt pour leur utilisation potentielle en tant qu'amortisseurs de vibrations indésirables. Une grande quantité d'énergie peut être dissipée dans leur cycle de contrainte-déformation présentant un cycle d'hystérésis.

Aussi nous intéressons nous au comportement dynamique de ces matériaux.

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