Stage – Étude expérimentale des interactions fluide-structure (IFS) – Boucle FIV

Contexte:

En janvier 2023, un challenge R&D a été lancé sur les vibrations, avec le soutien de la Direction Scientifique. Ce projet met en évidence le besoin d’étudier expérimentalement les interactions fluide-structure (IFS), c’est-à-dire l’excitation d’une structure par un écoulement fluide, sa réponse vibratoire et sa rétroaction éventuelle sur le fluide.

Si ces phénomènes peuvent être appréhendés par des calculs numériques (CFD côté fluide et FEM côté structure), il est essentiel de valider ces approches par l’expérience sur des cas académiques simples et maîtrisés. Dans ce cadre, un dispositif expérimental unique, la boucle FIV (Flow Induced Vibration), a été conçu et construit au Creusot. Il permet d’étudier le comportement d’un crayon vibrant soumis à un écoulement dans différentes conditions.

Missions

Intégré(e) à la section « Mécanique des fluides et Thermie », vous contribuerez à :

- finaliser l’installation de la veine d’essais (crayon vibrant soumis à un écoulement turbulent axial ou transverse, avec différentes conditions amont : contraction, élargissement, présence ou non de grille, butée de contact éventuelle) et son instrumentation pour caractériser à la fois l’excitation fluide et la réponse vibratoire ;

- affiner la technique d’Index Matching (adaptation de l’indice de réfraction du fluide) afin de visualiser l’ensemble du crayon, y compris sa face arrière, avec une seule caméra, et de caractériser précisément les propriétés du fluide (masse volumique, viscosité, indice de réfraction, etc.) ;

- réaliser les essais d’IFS avec différentes techniques de mesure : vélocimétrie laser (LDV, PIV, PTV 3D3C), mesures dynamiques haute cadence de pression fluctuante et mesures de déplacement du crayon vibrant sous écoulement ;

- post-traiter et analyser les résultats obtenus, avec la possibilité de valoriser les travaux par une publication scientifique en fonction de la richesse des résultats.

Apports du stage

Votre mission sera principalement expérimentale (montage, essais, instrumentation, analyse des résultats), mais inclura également une part importante de post-traitement numérique des données acquises.

Une revue bibliographique sur les essais similaires viendra compléter vos travaux, en soutien à une éventuelle publication scientifique durant ou à l’issue du stage.

Vous êtes étudiant(e) en dernière année de cycle ingénieur ou en Master 2 universitaire (Bac+5), avec une spécialisation en mécanique des fluides, énergie, mécanique ou discipline équivalente, et vous recherchez un stage de fin d’études.

Passionné(e) par la physique des écoulements, la vibration des structures et/ou le couplage fluide-structure, vous disposez également de compétences en programmation (Python, Matlab) pour le post-traitement des données expérimentales (images, mesures).

Rigoureux(se) et doté(e) d’un bon esprit d’analyse, vous aimez le travail bien fait et avez envie de vous investir pleinement dans un sujet R&D de pointe, à l’interface entre mécanique des fluides, mécanique des structures, expérimentation et modélisation numérique.