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Avis de soutenance de thèse en géosciences marines par Thomas Fourest

Cette soutenance intitulée "Développement et validation de modèles de dynamique de bulles confinées pour la simulation du coup de bélier hydrodynamique dans les réservoirs de carburants" se déroulera à l'Onera à Lille le 5 novembre 2015 à 10h.

La thèse s'inscrit dans un axe de recherche visant à améliorer les connaissances et prédictions des chargements hydrodynamiques subis par les réservoirs de carburant lors d'impacts balistiques (coup de bélier hydrodynamique) pour améliorer la survivabilité de la structure. Les modèles numériques les plus avancés ne permette toujours pas de simuler le phénomène complet. De plus les modèles développés sont trop coûteux pour être utilisés lors d'optimisations de réservoirs durant la phase de conception. L'étude proposée consiste à développer un modèle analytique capable de simuler la séquence d'expansion et d'effondrement de la bulle de cavitation et d'utiliser ce modèle pour déterminer les paramètres influant sur les chargements hydrodynamiques lors de coups de bélier hydrodynamiques.

Dans ces travaux, le modèle de Rayleigh-Plesset est modifié pour prendre en compte l'effet de confinement d'un réservoir sphérique sur la dynamique d'expansion de la bulle en négligeant la présence du gaz dans la cavité dans les prédictions des chargements hydrodynamiques.

Ce modèle a été appliqué à des cas expérimentaux de coup de bélier, en calibrant un paramètre de confinement lié à la rigidité de la structure. L'étape suivante, consiste à évaluer la capacité d'un modèle analytique linéaire élastique (de type plaque) à estimer la valeur du paramètre de confinement. Un bon accord est trouvé entre cette valeur et celle calibrée précédemment, ce qui valide la méthode d'estimation de ce paramètre et supprime la nécessité de la calibration expérimentale. Puis le modèle incompressible de Rayleigh-Plesset est comparé à des simulations explicites éléments finis pour déterminer les effets de l'inertie de la structure et de la compressibilité du liquide sur la dynamique des bulles confinées. Enfin un modèle analytique de dynamique de bulles confinées, dans un liquide compressible, est développé et validé. Pour cela une formulation basée sur l'équation de Keller-Miksis est proposée. La pertinence de ce modèle est vérifiée puis il est validé par rapport à des simulations éléments finis, ce qui permet d'estimer l'amélioration apportée par le modèle de Keller-Miksis dans la prédiction des chargements hydrodynamiques par comparaison au modèle de Rayleigh-Plesset. Finalement une analyse critique du travail de thèse et des perspectives est données.

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer