Doctorat H/F : Transport par ondes de surface

Sujet de thèse :
L’objectif de cette thèse est d’explorer, expérimentalement et numériquement, l'interaction entre des ondes à la surface d'un liquide et des flotteurs complexes, déformables. Ce problème d’interactions fluide-structure complexe intervient dans de nombreuses situations, notamment dans le transport et la dispersion des polluants en mer (microplastiques).

On s’intéressera dans un premier temps au mouvement de flotteurs individuels, en focalisant sur les aspects capillaires. L'objectif est alors de comprendre comment l'interaction entre les ménisques autour du flotteur et l'onde peut conduire à des mouvements de second ordre conduisant à des orientations préférentielles des flotteurs.

Dans un second temps, on cherchera à caractériser les mouvements collectifs des flotteurs et à leur rétroaction sur l’écoulement. En effet, la présence d’un grand nombre de flotteurs en surface peut conduire à une dynamique collective non triviale : les flotteurs peuvent s'organiser en 'radeaux' cohésifs, et ainsi se comporter comme un solide effectif aux propriétés visco-élastiques, et rétroagir sur la dynamique des ondes. Caractériser cette rhéologie complexe permettra d’améliorer les modèles actuellement utilisés pour la dispersion des polluants dans les milieux naturels.

Le doctorant sera amené à développer des expériences originales pour étudier ces phénomènes, en utilisant des moyens (cuves à ondes, vélocimétrie, reconstruction optique de surface) disponibles au laboratoire FAST, et aussi à développer des modèles théoriques et des simulations numériques qui seront confrontés aux expériences.
Contexte :
La thèse s’effectuera dans l'équipe "Instabilité, Ondes et Turbulence" du laboratoire FAST, sous la direction de Frédéric Moisy et Wietze Herreman. Elle sera en collaboration avec deux équipes des laboratoires PMMH (ESPCI) et Institut d'Alembert (Sorbonne Université), dans le cadre du projet ANR Transwaves.