Le domaine scientifique de la Fédération est centré sur l’étude des milieux continus fluide ou solide, plus précisément sur l’étude des comportements en déformation ou en écoulement, les transferts et les couplages avec des réactions chimiques, dans des systèmes allant du micromètre (échelle typique de la cellule) à plusieurs milliers de kilomètres (échelle des tourbillons en géo- et astro-physique).
Les problèmes envisagés sont donc intrinsèquement complexes, car non-linéaires, multi-échelles et éventuellement multiphysiques. Notre projet de recherche permettra d’améliorer à la fois notre compréhension des phénomènes fondamentaux, le développement de modèles prédictifs et de diagnostics innovants, ainsi que dans le cadre des travaux les plus appliqués, le développement des méthodes, des produits ou des procédés en liens directs avec des partenaires du monde socio-économique.
Notre projet s’articule autour de 5 grands domaines scientifiques qui partagent des approches et des finalités applicatives communes en lien avec les grands enjeux sociétaux d’aujourd’hui.
- Mécanique des solides Les enjeux scientifiques concernent principalement le changement d’échelles et la micromécanique (le passage micro-macro, les méthodes d’homogénéisation pour les composites, la fragmentation solide), les problèmes d’interface de contact et de frottement (friction, grippage, adhésion,…), les couplages multiphysiques (thermo-chimio-mécaniques sur des élastomères), et l’étude des structures (structures déployables, instabilité et effets non linéaires, soft robotics ). Ce domaine de recherche est principalement abordée au LMA avec quelques activités à l’IRPHE et à l’IUSTI.
- Mécanique des fluides Les enjeux scientifiques couvrent à la fois les domaines classiques de la discipline (aéro-hydro-dynamique, combustion, …) mais aussi des domaines plus récents venant de la physique non-linéaire ou de la physique de la matière molle (milieu granulaire, suspensions, …). Ainsi, nous continuons d’aborder les questions liées aux instabilités et à la turbulence des écoulements mais au sein de systèmes de plus en plus complexes et réalistes mettant en jeu des couplages (stratification, rotation, effets électromagnétiques, interactions fluide-structure, chocs…), des effets multiphasiques (fragmentation, bulles, gouttes, mouillage, vagues) et/ou des fluides à la rhéologie complexes (mucus, sang, suspensions, milieux granulaires, vésicules, plasma, …). Ce domaine de recherche constitue un socle transverse de la Fédération abordée au sein des quatre laboratoires.
- Acoustique Les principaux enjeux scientifiques couvrent deux grands axes de développement: la caractérisation des ondes et le contrôle du bruit d’un côté, et l’acoustique comme moyen d’investigations à des fins d’ingénierie, avec la propagation d’ondes dans les milieux complexes, l’imagerie de structures géologiques, le contrôle non destructif, l’imagerie médicale, de l’autre. Ce domaine de recherche est abordé au LMA essentiellement.
- Énergétique et transferts Les principaux enjeux scientifiques concernent la thermique et la combustion, ainsi que les problématiques liées au changement de phase (ébullition, séchage, croissance cristalline). En combustion, l’essentiel reste l’étude des instabilités de front de flammes, la modélisation des incendies (feux de forêts, feu en milieux confinés), le développement de codes de combustion multiphasique, avec un intérêt croissant pour l’hydrogène. Les transferts et leur intensification concernent les milieux poreux, les problèmes d’instabilités ou encore les questions de caractérisation des propriétés de matériau. L’ingéniérie des systèmes thermiques est aussi une axe de recherche dynamique. Ce domaine de recherche est abordé principalement au sein de 3 laboratoires IRPHE, IUSTI et M2P2.
- Génie des procédés Les principaux enjeux scientifiques sont liés à l'étude, la conception et l’optimisation des transformations physico-chimiques et biologiques de la matière et de l’énergie. On peut citer la modélisation et l’optimisation des procédés basés sur les fluides supercritiques, qui représente un alternative à l’utilisation de solvants organiques, les procédés membranaires notamment pour la purification de composés à haute valeur ajoutée (conception, caractérisation), et les procédés de traitements des eaux (procédés biologiques, bioréacteurs, procédés thermiques..). Toutes ces problématiques mettent en jeu des écoulements de fluides complexes, du transport et des transferts de matière qui sont abordées dans la plupart des thèmes énumérés auparavant créant ainsi une fort potentiel de synergie entre les laboratoires autour de ces problématiques. Ce domaine de recherche est abordé au M2P2 avec des interactions avec l’IUSTI.