Axes de recherche

La mécanique des fluides a une longue tradition marseillaise. Longtemps motivée par les propriétés des écoulements turbulents, elle a évolué sous l’impulsion de plusieurs écoles de pensée fécondes issue de la physique non-linéaire, des mathématiques appliquées ou de la physique de la matière molle. La mécanique des fluides est présente dans de nombreux domaines : 

• Les questionnements liés à la turbulence et aux instabilités restent très actifs et se sont ouverts vers des systèmes mettant en jeu des couplages complexes (stratification, rotation, effets électromagnétiques). 
• Les problématiques multiphasiques en général et celles liées aux effets de surface et d’interface ont pris une ampleur considérable (fragmentation, bulles, gouttes, mouillage, vagues). 
• Les écoulements à grandes vitesses restent un sujet actif grâce notamment à la présence sur le site de grands instruments (soufflerie supersonique, tubes à choc). 
• Les écoulements de fluides complexes (sang, suspensions, milieux granulaires, vésicules...) ont connu un développement important. 
• La dynamique des fluides s’est largement ouverte aux sciences du vivant avec de nombreuses questions de biomécanique.  

La mécanique des fluides numériques est très présente dans les laboratoires, comme un outil incontournable d’investigation, mais également en tant que sujet de recherche avec le développement de méthodes et schémas. L’ensemble de ces recherches se réalise principalement dans les trois laboratoires IRPHE, M2P2 et IUSTI.

Les études en mécanique des solides se distribuent autour de 4 grandes thématiques situées principalement au LMA mais également à l’IRPHE : 

• Les problèmes de changement d’échelles et de micromécanique (le passage micro-macro, les méthodes d’homogénéisation pour les composites, la fragmentation solide).
• Les problèmes d’interface de contact et de frottement (friction, grippage, adhésion,…).
• Les couplages multiphysiques (thermo-chimio-mécaniques sur des élastomères).
• L’étude des structures (structures déployables, instabilités et effets non linéaires ). 

L’énergétique au sens large est un sujet en plein renouveau en lien avec les enjeux sociétaux liés à l’énergie et l’environnement. Historiquement bien ancrés dans les laboratoires marseillais autour de la thermique et de la combustion, les différentes thématiques se sont élargies notamment aux questions portant sur les changements de phase (ébullition, séchage, croissance cristalline), l’intensification des transferts (dans les milieux poreux, problèmes d’instabilités ou encore les questions de caractérisation des propriétés de matériau). La combustion reste encore présente avec l’étude des instabilités de front de flammes, la problématique des incendies (feux de forêts, feu compartimentés), le développement de code de combustion multiphasique. 

L’acoustique est un champ d’étude traditionnellement implantée au sein du LMA. Les travaux récents dans le domaine peuvent se répartir en deux classes : 

• L’acoustique chez les êtres vivants qui touche les problèmes d’audition (implant cochléaire), de caractérisation et contrôle du bruit, l’étude et la conception d’instrument de musique.
• L’acoustique comme moyen d’investigation à des fins d’ingénierie. La propagation d’ondes dans les milieux complexes, l’imagerie de structures géologiques, le contrôle non destructif, l’imagerie médicale sont quelques exemples de développement en acoustique.

Le génie des procédés qui aborde l'étude, la conception et l’optimisation des transformations physico-chimiques et biologiques de la matière et de l’énergie, évolue de plus en plus vers des problématiques environnementales. Au sein du laboratoire M2P2 sont étudiés des procédés basés sur les fluides supercritiques qui représentent une alternative à l’utilisation de solvants organiques, les procédés membranaires notamment pour la purification de composés à hautes valeurs ajoutées (conception, caractérisation), et les procédés de traitements des eaux (procédés biologiques, bioréacteurs, procédés thermiques).

Les champs d’investigation de l’axe Ingénierie pour la Santé de l’IMI concernent la biomécanique, la mécanobiologie et l’optimisation des systèmes ou des procédés pour l’industrie de la santé. Les thématiques sont liées à la biomécanique des fluides et des solides (tissus biologiques, écoulements physio-pathologiques, interactions fluide-structure, …), l’acoustique (perception auditive, psychoacoustique, imagerie diagnostique et thérapie par ultrasons, …) et le génie des procédés (industrie chimique et pharmaceutique, génération de particules, …). Les travaux de l’Institut ont trait au développement de modèles et d’outils issus des sciences de l’ingénieur destinés à une meilleure compréhension des mécanismes physiques, à l’aide au diagnostic des pathologies et la prise en charge des patients, ou encore à l’aide de conception de prothèses biomécaniques.

Les champs d’investigation de l’axe Ingénierie pour la Santé de l’IMI concernent la biomécanique, la mécanobiologie et l’optimisation des systèmes ou des procédés pour l’industrie de la santé. Les thématiques sont liées à la biomécanique des fluides et des solides (tissus biologiques, écoulements physio-pathologiques, interactions fluide-structure, …), l’acoustique (perception auditive, psychoacoustique, imagerie diagnostique et thérapie par ultrasons, …) et le génie des procédés (industrie chimique et pharmaceutique, génération de particules, …). Les travaux de l’Institut ont trait au développement de modèles et d’outils issus des sciences de l’ingénieur destinés à une meilleure compréhension des mécanismes physiques, à l’aide au diagnostic des pathologies et la prise en charge des patients, ou encore à l’aide de conception de prothèses biomécaniques.
Les champs d’investigation de l’axe Transport et mobilité durable de l’IMI concernent les grands secteurs industriels de l’aéronautique, du spatial, de l’automobile et du ferroviaire. Les travaux de l’Institut ont trait au développement de modèles et d’outils innovants destinés à une meilleure compréhension et  caractérisation des mécanismes physiques en jeu dans les mouvements, les déformations et les transferts dans la matière. Cette recherche mobilise un large champ disciplinaire dans les domaines de l’aérodynamique/hydrodynamique (sillages, dynamique tourbillonaire, choc/couche limite, cavitation, écoulements tournants, …), interaction fluide/structure, combustion (mélange, écoulements réactifs, hydrogène, …), matériaux et structures (structures minces, flambage, déformations, interface et adhésion, composites, …) jusqu’aux ondes et acoustique (absorbeurs micro-perforés, propagation, contrôle non-destructif, …).

Les champs d’investigation de l’axe Transition énergétique sont en pleine évolution et s’adaptent aux nouveaux enjeux sociétaux pour avoir une énergie plus verte et renouvelable ainsi que des systèmes énergétiques plus frugaux et moins polluants. Ces enjeux motivent de nombreuses recherches en particulier autour de la combustion, du nucléaire, de la fusion avec la proximité du projet ITER, de l’efficacité énergétique et des échangeurs de chaleurs, des énergies alternatives comme les éoliennes, la biomasse et les biocarburants...Nos travaux ont trait au développement et à l’utilisation de modèles et d’outils destinés à une meilleure compréhension des mécanismes physiques fondamentaux liés au transport et aux transferts, mais aussi à l’optimisation de nombreux systèmes énergétiques en conditions opérationnelles.
Ces travaux, de nature fondamentale ou s’inscrivant dans une activité partenariale et/ou contractuelle très soutenue avec le monde socio-économique, sont sous-tendus par un certain nombre de compétences opérationnelles de pointe au sein de plateformes expérimentales et numériques.

Les champs d’investigation de l’axe Transport et mobilité durable de l’IMI concernent les grands secteurs industriels de l’aéronautique, du spatial, de l’automobile et du ferroviaire. Les travaux de l’Institut ont trait au développement de modèles et d’outils innovants destinés à une meilleure compréhension et  caractérisation des mécanismes physiques en jeu dans les mouvements, les déformations et les transferts dans la matière. Cette recherche mobilise un large champ disciplinaire dans les domaines de l’aérodynamique/hydrodynamique (sillages, dynamique tourbillonaire, choc/couche limite, cavitation, écoulements tournants, …), interaction fluide/structure, combustion (mélange, écoulements réactifs, hydrogène, …), matériaux et structures (structures minces, flambage, déformations, interface et adhésion, composites, …) jusqu’aux ondes et acoustique (absorbeurs micro-perforés, propagation, contrôle non-destructif, …).

Concevoir la ville de demain impose une mobilisation inédite de savoirs et de techniques. C’est le pari réussi de l’Institut de Mécanique et d’Ingénierie (IMI), dont l’axe « Milieux urbains et villes durables » regroupe des projets en mécanique des fluides et des solides, acoustique, énergétique ou encore génie des procédés. Ces travaux s’intéressent à la caractérisation et à la compréhension des mécanismes physiques en jeu dans les mouvements, déformations et transferts dans la matière, et ce à différentes échelles, allant de la ville aux matériaux et systèmes nécessaires à sa construction comme à son bon fonctionnement. À travers la modélisation théorique, les simulations numériques et l’expérimentation, les chercheurs œuvrent aux grands enjeux urbains : adaptation au changement climatique, réduction des nuisances, performance énergétique et gestion durable des ressources. Six plateformes technologiques labellisées appuient ces recherches en recréant en laboratoire les conditions du réel.