Amortissement du ballottement liquide par des parois poreuses : études expérimentales et numériques

Le laboratoire Mécénique, Acoustique, Contrôle et calcul Scientifique (MACS, ex-LMSSC) est une unité de recherche du Conservatoire national des arts et métiers. Il a été créé en 2026 suite au regroupement des laboratoires M2N et LMSSC et est reconnu par le ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche en tant qu'équipe d’accueil.

Les travaux qui y sont menés concernent le développement de méthodes numériques avancées et de modèles robustes pour la prévision et la réduction des réponses dynamiques de systèmes couplés à l'aide de traitements adaptatifs. Les résultats de ces recherches s'adressent principalement au monde académique, aux centres de recherche et aux services R&D des industries de pointe. Ces activités ont également des retombées sur les enseignements réalisés au sein des différents cursus d'ingénieur du Cnam en mécanique.

L'équipe collabore de façon privilégiée avec le milieu aéronautique et spatial, via des contrats de recherche et des bourses de thèses. Le Lmssc participe également à divers projets européens et internationaux.

Le laboratoire MACS (anciennement LMSSC) du Conservatoire national des arts et métiers (Cnam) à Paris, étudie les problèmes d'interaction fluide-structure (IFS), notamment le ballottement liquide (sloshing). Ce phénomène peut engendrer des efforts dynamiques et des vibrations importants dans les structures, avec des enjeux pour l'aérospatiale, le secteur maritime et le génie civil. Des parois poreuses placées dans les réservoirs peuvent atténuer ces effets en dissipant l'énergie lorsque le liquide traverse le milieu poreux. Les analyses modales et en réponse fréquentielle permettent de caractériser ces phénomènes.

Ce stage vise à identifier et quantifier l'amortissement dû à la porosité d'une paroi, puis à évaluer l'influence de ses propriétés sur les modes de ballottement et la réponse du réservoir. L'étude reliera les réponses mesurées et/ou simulées aux paramètres décrivant la paroi poreuse et l'écoulement du liquide associé.

Le travail associera modélisation physique, analyse de données et études expérimentales et numériques. Une partie du stage pourra porter sur l'analyse modale expérimentale d'un réservoir équipé d'une paroi poreuse ; une autre pourra être consacrée à la validation de modèles numériques et à des études paramétriques.

Sur le volet expérimental, le ou la stagiaire pourra concevoir et assembler un dispositif permettant d'exciter le réservoir, de mesurer les réponses du fluide et de la structure, puis d'en extraire les caractéristiques modales et d'évaluer l'amortissement. Des mesures avec et sans paroi poreuse aideront à isoler et à identifier l'amortissement dû à la porosité.

Sur le volet numérique le stage contribuera à la validation des modèles d'interaction fluide-structure (IFS) développés et implémentés dans le code interne du laboratoire MACS. COMSOL pourra également être utilisé pour effectuer des calculs complémentaires d'IFS et comparer leurs résultats à ceux du code interne et, le cas échéant, aux données expérimentales. Des études paramétriques ou l'optimisation des propriétés et de la position de la paroi pourront aussi être envisagées. La répartition entre expérimentation et calcul sera définie avec l'équipe d'encadrement au début du stage.

Master 2 ou équivalent en mécanique des structures ou des fluides. Une solideformation en dynamique est requise.  Une expérience dans la conduite d’essais de dynamique expérimentale est souhaitée. Des compétences en programmation et la connaissance de COMSOL constitueront des atouts.