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Relever les défis de demain
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Mécanique des fluides, le défi de l’équation

La mécanique des fluides est une part importante de l’enseignement à Ense³. Cette science place les étudiants face au défi de l’équation de Navier-Stokes et trouve des applications dans différents domaines, que ce soit la géophysique, l’énergie, l’aérospatiale, la biomécanique. Rencontre avec Guillaume Balarac, expert du domaine et maître de conférence à Ense³.

Guillaume Balarac est maître de conférence à Grenoble INP - Ense³ en mécanique des fluides et simulation numérique et chercheur au sein du laboratoire LEGI. Il est diplômé d’Ense³ et membre de l’Institut Universitaire de France (IUF) depuis 2017. Il préside également le comité thématique « Écoulements non réactifs » du GENCI (Grand Équipement National de Calcul Intensif) qui coordonne les centres de supercalcul à l’échelle nationale.
L’étude de la mécanique des fluides, que ce fluide soit gazeux ou liquide, a pour objectif de prédire la dynamique des écoulements et ses conséquences. Un travail passionnant à base de développements théoriques, de réalisations expérimentales et de simulations numériques afin d’approcher les solutions de cette équation de Navier-Stokes qui n’a pas encore révélé tous ses mystères.

Prévoir l’imprévisible


La 1re année à Ense³ permet aux étudiants de comprendre la mise en équation de la mécanique des fluides, qui consiste à traduire les principes physiques dans un formalisme mathématique. « Une tâche rendue complexe par la nature même d’un fluide, c’est-à-dire un milieu matériel parfaitement déformable. Les mathématiques sont alors essentielles car elles sont le langage de base pour l’écriture formelle. C’est le seul outil que nous possédons pour traduire la dynamique d’un écoulement » ajoute Guillaume Balarac.
A partir de la 2è puis de la 3è année, les étudiants qui en font le choix en choisissant des filières métiers comme HOE, ME et IEN, vont approfondir l’étude de cette fameuse équation. Les futurs ingénieurs vont repartir de l’équation dans des configurations particulières, ils vont la confronter à des observations à travers des expériences, ils vont consolider les analyses théoriques et s’initier à la simulation numérique, où l’utilisation d’ordinateurs puissants permet d’obtenir une solution approchée de l’équation.
Pour Guillaume Balarac, « un aspect particulièrement intéressant et complexe de ce domaine est la notion de turbulence. Un fluide qui a un mouvement défini est modifié par un mouvement chaotique et imprévisible. C’est tout le charme de nos travaux : on cherche à prévoir l’imprévisible ! »


De nombreux débouchés, dans de nombreux domaines


Les échelles du mélange dans un écoulement turbulent.« Nos diplômés chercherons à concevoir des turbines hydrauliques ou d’éoliennes plus performantes. Leurs compétences leur permettent de concevoir des pièces capables de récupérer un maximum d’énergie donné par l’eau ou l’air. Ce sont les métiers auxquels on pense en premier, mais la mécanique des fluides se retrouve dans de nombreux domaines d’applications : prédire la concentration d’un polluant dans une vallée, ou imaginer des systèmes pour optimiser le mélange entre le sang et un anticoagulant, c’est aussi faire de la mécanique des fluides ».
La mécanique des fluides est une science qui profite pleinement de l’arrivée de nouvelles technologies. Par exemple, une simulation d’écoulement demandent d’énormes ressources de calcul : plus de 10 000 processeurs sur des supers-calculateurs générant des Teras octets de données. Les mesures expérimentales génèrent aussi des quantités importantes de données, et les techniques du Big data sont aussi largement utilisées pour leur traitement.
Les domaines d’applications sont larges, mais la problématique reste la même : comprendre l’écoulement du fluide et ces conséquences. C’est ce qui plaît à Guillaume Balarac : « Mon activité me permet de travailler en collaboration avec des spécialistes d’horizons très diverses et cela ne peut être qu’enrichissant ! biologistes, astrophysiciens, chimistes… etc. Tous peuvent avoir besoin de considérer la dynamique d’écoulements ! »

 

Rédigé par Maxime Tran-To

mise à jour le 2 mai 2018

Ense3

Grenoble INP - Ense³  est le fruit de la fusion des deux écoles ENSHMG (Mécanique et Hydraulique) et ENSIEG (Energie et Traitement de l'information)
Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes