Les phénomènes d'interaction fluide-structure (IFS) sont omniprésents dans les installations industrielles où des structures sont en contact avec un fluide sous écoulement qui exerce un chargement mécanique. Pour des structures élancées et souples, l’IFS peut induire des phénomènes vibratoires et des instabilités mécaniques à l’origine de grandes amplitudes de déplacements. L'industrie nucléaire est confrontée à cette problématique, notamment au niveau des tuyauteries, des assemblages de combustible, des grappes de commande ou encore des générateurs de vapeur. Dans le cadre de la prévention et de la maîtrise des risques vibratoires, les codes de calcul sont des outils essentiels, qui, à partir de plusieurs paramètres d’entrée, permettent d’accéder à des quantités d’intérêt (variables de sortie) souvent inaccessibles expérimentalement. Cependant, la connaissance des paramètres d’entrée est parfois limitée à cause d’un manque de caractérisation (erreur de mesure ou manque de données) ou tout simplement par la nature intrinsèquement aléatoire de ces paramètres. Il est alors nécessaire de prendre en compte des incertitudes sur les paramètres d’entrée et d’effectuer une analyse de sensibilité pour les variables de sortie.

Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse est d’analyser la réponse vibratoire d'une structure mince dont les caractéristiques géométriques sont incertaines (structure présentant un défaut de courbure, localisé ou global). Nous chercherons en particulier à comprendre comment les incertitudes géométriques affectent la stabilité de la structure flexible. Cette caractérisation se fera de manière théorique et numérique. Les calculs numériques seront réalisés avec le code TrioCFD, développé par le CEA. En fonction de l’avancée des travaux, l’effet de différentes incertitudes (liées par exemple aux caractéristiques matérielles de la structure ou aux propriétés de l’écoulement incident) pourront être envisagées. In fine, le travail réalisé dans le cadre de cette thèse permettra d’améliorer la prédiction et le contrôle des vibrations de structures minces sous écoulement axial.

Les interactions fluides-structures et les instabilités associées sont présentes dans de nombreux domaines, que soit en aéronautique avec les phénomènes de flottement d’ailes, dans le nucléaire avec les vibrations de composants sous écoulements, en biologie pour la compréhension de la locomotion animale sous-marine, dans la botanique pour la compréhension des croissances végétales, dans le sport pour l’optimisation des performances, dans la récupération d’énergie des structures flexibles excitées par un fluide. La thèse permettra à l’étudiant d’acquérir de nombreuses compétences en mathématiques, en simulation numérique, en mécanique des fluides, en mécanique des solides, de se former à la recherche dans le domaine de la mécanique des fluides et des solides, pour in-fine une carrière dans ce domaine, que ce soit dans le monde académique ou de la R&D appliquée dans de nombreux domaines d’intérêt pour les scientifiques et plus généralement pour la société. Un sujet de stage de 6 mois est également proposé en préambule de la thèse (optionnel).

Niveau exigé : Master 2 / Dernière année d’École d’Ingénieur.
Formation exigée : mécanique des milieux continus, résistance des matériaux (théorie des
poutres et des plaques), mécanique des fluides, interaction fluides-structures, simulation
numérique (éléments finis).