Fluides et structures élancées
Solutions innovantes pour les géométries complexes et les applications de matériaux avancés
Fluides et structures élancées
Interaction fluide-structure dans les turbines hydroélectriques
L'interaction fluide-structure (FSI) est omniprésente dans les applications industrielles et dans les systèmes naturels. Au LM2, nous cherchons à développer de nouvelles approches de modélisation pour les phénomènes FSI survenant dans les turbines hydroélectriques. Avec la transition énergétique en cours dans notre société, l'énergie hydraulique est utilisée pour équilibrer le réseau électrique afin de compenser les fluctuations croissantes de la demande et de la production d'énergie éolienne et solaire. Cela implique plus de démarrages et d'arrêts et plus de vibrations des composants de la turbine. Les fabricants et les exploitants de turbines ont besoin de modèles plus rapides et plus performants pour prédire divers phénomènes FSI affectant les aubes et les pales des turbines, tels que les vibrations induites par les vortex, l'amortissement ajouté par l'écoulement et l'interaction rotor-stator. Nous collaborons avec des partenaires industriels et universitaires pour développer et valider de tels modèles.
Interaction fluide-structure dans la nature
Le vent secoue les arbres. Les vagues écrasent les algues. Les plantes, les algues et les coraux vivent dans un fluide en mouvement constant, qu'il s'agisse d'air ou d'eau. En réponse aux charges associées au mouvement du fluide, ces organismes se plient et se tordent, souvent avec une grande amplitude. Ils suivent le courant. Cette stratégie issue de l'évolution est très différente de celle privilégiée par les ingénieurs lors de la conception des structures et elle donne lieu à des phénomènes de grande amplitude que l'on ne retrouve pas dans les systèmes artificiels. Au LM2, nous cherchons à comprendre comment les plantes s'adaptent aux vents forts, en étudiant des systèmes synthétiques idéalisés. De même, nous travaillons avec des biologistes et des écologues pour comprendre comment les coraux mous utilisent les vibrations induites par les vortex pour capturer plus de nourriture. Ces travaux cherchent d'abord à comprendre le monde naturel dans lequel nous vivons, mais ils servent également de source d'inspiration pour le biomimétisme.
Technologie du jumeau numérique
En collaboration avec des partenaires industriels, LM2 travaille au développement d'outils permettant de construire des jumeaux numériques. Un tel jumeau numérique combinera des données de capteurs en direct avec une modélisation basée sur la physique grâce à l'intelligence artificielle pour réaliser une simulation en temps réel d'un équipement réel. Il permettra de prédire les pannes, d'optimiser les calendriers de maintenance et de simuler des scénarios d'utilisation et d'usure de l'équipement. Nous développons de nouvelles méthodes basées sur les réseaux de neurones informés par la physique (PINN) ainsi que différentes techniques de modélisation d'ordre réduit pour construire un jumeau numérique à partir de zéro. Nous exploitons également des expériences telles qu'un tuyau transportant un fluide et une machine rotative à axe vertical pour tester nos technologies de jumeaux numériques
Expériences et simulations
Nous utilisons divers outils expérimentaux tels qu'une soufflerie en boucle fermée, des cellules de charge à 6 axes, des machines d'essai de matériaux universelles, une machine de découpe laser, des installations de microfabrication et d'impression 3D. Divers outils de modélisation théorique tels que des solveurs codés sur mesure pour la dynamique des poutres et des coques ont été développés, mais des codes commerciaux d'éléments finis et de CFD sont également fréquemment utilisés. Nous développons des codes basés sur les réseaux neuronaux informés par la physique, la décomposition généralisée appropriée, les filtres de Kalman et autres.
Projets actifs
Composite transparent absorbant les chocs et inspiré de la toile d'araignée
Limite de flottement pour réduire la traînée par reconfiguration
Projets passés
Parachutes inspirés du Kirigami : programmer la reconfiguration des disques flexibles
Nouvelles connexes
LM2 à CANCOM 2024
