Énergie, Bioinspiration, Interaction fluide-Structure, Efficacité, Hélice, Reconfiguration, Intermittence

Cette thèse expérimentale s'intéresse à la propulsion par hélice au travers de deux nouveaux concepts bioinspirés : la reconfiguration et l'intermittence. La reconfiguration consiste à rendre les structures déformables afin qu'elles s'adaptent aux forces qui s'exercent sur elles. De précédents résultats dans le cas des éoliennes ont montré que cette déformation peut être exploitée pour s'adapter passivement aux changements de conditions extérieures si la flexibilité du matériau est bien choisie. Cette capacité à changer de forme peut aussi être utilisée de manière dynamique pour se propulser de manière intermittente. Cette stratégie est adoptée par de nombreuses espèces de poissons ou d'oiseaux pour diminuer l'effort lié à la locomotion. Les travaux présentés ici s'intéressent donc dans un premier temps au problème d'interaction fluide-structure constitué d'une hélice aux pales souples dans un écoulement d'eau. Nous mettons en évidence les lois régissant la déformation des pales lors de la rotation. L'efficacité de la propulsion est modifiée par ces déformations et une hélice à pales flexibles peut ainsi être rendue plus résiliente aux fluctuations de vitesse que sa version rigide. Dans un second temps, nous étudions la propulsion intermittente qui consiste à alterner les phases de propulsion actives et passives pour réduire le coût énergétique : dans notre cas, cela consiste à actionner périodiquement l'hélice. Pour que la propulsion intermittente soit efficace il est crucial que la force de traînée s'exerçant sur le bateau soit réduite dans la phase passive. En utilisant une hélice capable de s'ouvrir et de se fermer passivement, nous montrons que le coût de la propulsion peut être réduit de 25\% comparé à la propulsion continue à la même vitesse.