Les ailes battantes, telles qu’employées, par exemple, par le colibri ou la libellule, génèrent des tourbillons qui peuvent être favorables à l’efficacité du vol (Dickinson et al, Science 1999). Or, la génération de ces tourbillons dépend non-seulement de la cinématique de battement, mais aussi de la flexibilité de l’aile. L’observation du monde animal suggère qu’un grand nombre d’espèces pourraient avoir évoluées de sorte que la flexibilité de leurs ailes / nageoires favorisent la sustentation / propulsion (Lucas et al, Nature 2014). Nous chercherons ici à comprendre précisément le rôle de la flexibilité dans la génération de tourbillon et l’efficacité d’ailes battantes. Pour bien comprendre l’effet d’aile souple sur ces interactions le travail sera divisé en plusieurs étapes : - Le premier axe s’attachera à la réalisation de mesures expérimentales sur un modèle d’aile battante. On couplera des mesures de type Velocimétrie par Imagerie de Particule (PIV) pour la caractérisation de l’écoulement autour de l’aile battante à des mesures de type Corrélation Digitale d’Image (DIC) pour la mesure de la déformation de l’aile. Ces mesures seront réalisées pour plusieurs cinématiques de battement et rigidité d’aile en vue de (i) comprendre les intéractions fluide-structure mise en jeu et (ii) servir de base de données pour les simulations numériques menées dans le cadre du deuxième axe. - Le deuxième axe s’appuiera sur la simulation numérique de l’écoulement autour du modèle d’aile battante et sur celle de sa déformation. En particulier, on procédera à un couplage fort entre simulation numérique directe, par volumes finis, des équations de Navier-Stokes (DNS) et simulation par éléments finis de l’équation de Navier. Les résultats obtenus par approche numérique seront validés sur la base des résultats expérimentaux puis, serviront une analyse plus fine des mécanismes d’interaction fluide-structure mis en jeu en permettant notamment l’exploration d’un espace des paramètres (cinématique de battement, rigidité) plus étendu. En particulier, on cherchera par cette étude à comprendre si la rigidité des ailes observées dans le monde vivant favorise effectivement la sustentation. - Enfin le dernier axe visera à optimiser le couple cinématique de battement – rigidité, sur la base de simulations numériques, en vue de maximiser l’efficacité du vol. Le coût de calcul pouvant s’avérer prohibitif, on considèrera dans un premier temps des simulations légèrement sous-résolues. Il s’agira alors de mettre en œuvre un code d’optimisation (communicant avec les codes de simulations d’écoulement et de structure) robuste, pérenne, utilisable dans le futur avec des puissances de calcul accrues. Plusieurs paramètres pourront être testés de façon séparée (angle d’incidence du uptroke ou downstroke, rigidité de l’aile, durée des phases) puis un couplage entre les paramètres pourra être entrepris.