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EA 4253 | Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg

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Écoulements et Environnement

Responsables : Sylvain Guillou (sylvain.guillou@unicaen.fr) et Yann Méar (yann.mear@unicaen.fr)

Contexte

L'équipe Écoulements et Environnement est composée d'enseignants-chercheurs du site universitaire de Cherbourg-en-Cotentin (Unicaen) et de l'institut des sciences et techniques de la mer (Cnam-Intechmer). Elle s’intéresse à l’étude des problématiques environnementales liées aux activités humaines (EMR, aquaculture, ports, aménagements…).
Elle utilise des compétences complémentaires :
  • modélisations numériques (ANSYS FLUENT, TELEMAC 2D ET 3D, LBM...) et expérimentales en mécanique des fluides
  • expérimentation en laboratoire (modèles in-vitro, mesures XRF, CHS...)
  • mesures de terrain (mesures ADCP/ADV, prélèvements eau et sédiment, mesures géophysiques, etc.)
Les recherches sur les Energies Marines Renouvelables (EMR) connaissent actuellement un essor important en particulier dans le domaine hydrolien où le potentiel est considérable en région Normandie. Les courants de marée, à la fois puissants et réguliers, constituent une réserve d’énergie inépuisable qu’il est possible de récupérer avec des hydroliennes. Le développement de la filière hydrolienne nécessite de bien connaître l’environnement marin : estimer avec précision la ressource hydrolienne, connaître les caractéristiques des courants (intensité moyenne et fluctuations), de la bathymétrie et de la nature des sédiments et estimer le potentiel productif biologique. Il est également nécessaire de comprendre les interactions mutuelles entre les hydroliennes et l’environnement marin. Ceci fait appel à différentes connaissances et expertises présentes au sein de l’équipe.


EcoulementEnvironnement


Objectifs et Thématiques scientifiques


Les activités de l’équipe Écoulements et Environnement s’intègrent dans les thèmes scientifiques suivants (ces thèmes sont en étroites relations) :

Ecoulements Environnementaux et EMR :
Les recherches actuelles de notre groupe portent sur la modélisation numérique des courants et du transport sédimentaire dans des zones d’intérêt pour le déploiement d’hydroliennes comme le Raz-Blanchard. L’objectif est non seulement de quantifier le potentiel hydrolien mais aussi d’analyser l’impact de fermes d’hydroliennes sur les courants, le transport sédimentaire et l’activité biologique.
Nous réalisons des simulations numériques d’hydroliennes à trois échelles : échelle de la machine (optimisation de concept, simulation de la turbulence, interaction fluide-structure), de la ferme hydrolienne (optimisation du placement des machines pour maximiser la production d’énergie) ou de la région (estimation du potentiel hydrolien, impacts à longue portée sur les écoulements et le transit sédimentaire).
Parallèlement aux simulations numériques, nous réalisons des essais en mer et développons, dans le cadre de collaborations, des systèmes de mesures adaptés aux milieux très énergétiques.
Cette approche multidisciplinaire est développée en particulier dans le projet THYMOTE qui porte sur la caractérisation de la turbulence sur les sites hydroliens comme le Raz Blanchard. Le groupe « écoulements environnementaux et EMR » travaille également sur la production d’énergie hydrolienne avec l’axe « Systèmes Energétiques Electriques du LUSAC ». Ce couplage électrique/mécanique a vocation à optimiser la production d’énergie marine.


Transport solide, sédiments et aérosols :
Nos recherches concernent la dynamique de particules en suspension (sédiments, aérosols, particules minérales ou organiques) dans les écoulements côtiers ou atmosphériques. Quelle que soit la situation considérée, ces objets ont toujours une dynamique complexe, même s’ils sont peu browniens et de dimension très inférieure à l’échelle typique de l’écoulement. La prédiction des concentrations est vitale pour le traitement de problèmes environnementaux comme l’envasement, l’ensablement ou la dispersion de polluants.


Environnements marins naturels et impact des activités anthropiques :
Cette activité porte sur la caractérisation des différents compartiments biotiques et abiotiques du milieu marin. Il s’agit de caractériser les masses d’eau, les sédiments et les quantités dissoutes transportés (MO, O2, …). Le transport des sédiments est traité à la fois par l’étude des fonds marins et par celle de la masse d’eau. Les résultats ainsi obtenus servent à calibrer et valider les modèles numériques. Les projets PHYSIC et HYD2M par exemple ont pour but de mieux caractériser à la fois le transit sédimentaire et les courants de la masse d’eau. Au sein de cette thématique, les interactions entre les activités anthropiques côtières et les différents compartiments biologiques de l’environnent marin sont étudiées. Nos recherches concernent plus particulièrement :
  • La caractérisation du biofouling et l’étude de son impact sur le rendement énergétique des EMR.
  • La caractérisation de la contamination organique et minérale de la masse d'eau et l’étude de son impact sur les organismes marins et les activités aquacoles.
  • L’étude de l’impact des EMR sur le compartiment et la physiologie des organismes marins.
 

Savoir-faire

  • Modélisation en mécanique des fluides et en transport particulaire.
  • Mesures in-situ
    • sismique THR (boomer, sparker)
    • dynamique sédimentaire (bennes, carottiers, etc)
    • hydrosédimentaire (OBS)
    • hydrodynamique (turbulence, houle, courants (Seagard, Sentinel V))
    • qualité d'eau (bouteilles Niskin, sonde CTD, Sambat, filet à plancton)
  • Analyses en laboratoire
    • mesures physiques (vélocimétrie par image de particules (PIV), LDV)
    • analyse élémentaire par fluorescence X, quantification de la matière organique (LECO CS 774)
    • analyses microbiologiques, protéomiques, écotoxicologiques, physiologique, éthologique, bioremédiation, caractérisations moléculaires, zootechnie.

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Dernière modification : 29 mai 2019



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