Les surprises de la mécanique des fluides

Tout le monde a pu remarquer ce bâtiment de brique à la forme profilée sur l'île du Ramier à Toulouse, en face du parc des Expositions. Mais peu de gens savent qu'il abrite l'Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT)1, qui célèbre ses cent ans cette année.

 

Près de 10000 m2, 220 personnes dont 90 doctorants et postdoctorants, un atelier qui fabrique 95% des expériences menées sur place... « Dans notre domaine, nous sommes le plus important laboratoire de France, d'Europe et peut-être du monde en terme d'effectifs et de publications scientifiques – une centaine par an, résume Eric Climent, son directeur. Avec des spécialités : l'étude de l'écoulement des fluides dits polyphasiques, par exemple un liquide peuplé de bulles de gaz ou de particules solides, ou encore l'étude des écoulements et transferts chimiques ou biologiques dans les milieux poreux »

 

L'Institut naît en 1913 avec le développement des centrales hydroélectriques dans les Pyrénées. Il s'installe en 1920 sur l'île du Ramier afin de bénéficier des eaux de la Garonne pour réaliser des essais sur des modèles réduits de barrages. « L'hydraulique est toujours une compétence forte du laboratoire », précise Eric Climent. Même si, dès 1936, il se dote d'une soufflerie pour l'aéronautique, toujours en activité. Si l'imposante « veine » de 2,40 mètres de diamètre conserve son aspect « rétro », une métrologie optique de pointe permet à l'IMFT de mener des expériences en partenariat avec les industriels comme Airbus, qui étudie par exemple les propriétés aérodynamiques des « hyper-sustentateurs », autrement dit des volets des ailes d'avions. On y teste aussi un concept futuriste, le « morphing », inspiré des oiseaux, qui consiste à faire se déformer les ailes d'un avion de manière continue afin notamment d'augmenter leur portance et limiter la traînée.

 

À côté de ses applications historiques, la mécanique des fluides se tourne de plus en plus vers le vivant. Témoin la recherche menée par Sylvie Lorthois et ses collaborateurs dans le cadre du projet « Brain Microflow», en collaboration avec l'Unité 825 de l'INSERM et l'université Cornell aux Etats-Unis. Objectif : modéliser les écoulements sanguins dans le cerveau. Un bon écoulement est fondamental pour alimenter le cerveau en oxygène et éliminer les déchets du métabolisme. Or, dans le cas de la maladie d'Alzheimer, cet écoulement est déficient, ce qui pourrait conduire à l'accumulation de la protéine liée à la maladie. « Le projet consiste en une étude de la relation entre la structure, la fonction et le débit des vaisseaux, à partir de données issues de l'expérimentation chez l'animal et d'imagerie à haute résolution chez l'humain » explique Myriam Peyrounette, doctorante au sein du groupe de recherche sur les milieux poreux.

 

Si les vaisseaux sanguins sont poreux, la pierre des monuments l'est aussi. « Sous l'effet de l'infiltration d'eau, le sel qu'elle contient forme des efflorescences qui provoquent sa fracturation », explique  Marc Prat, chercheur à l'IMFT. L'étude expérimentale du phénomène au laboratoire s'accompagne d'un projet d'étude in situ mené avec la DRAC (Direction régionale des affaires culturelles).  Des instruments seront installés sur cinq édifices de la région, dont l'église du Taur à Toulouse, pour mesurer l'ampleur du phénomène. Le projet permettra de mettre au point des solutions pour préserver les monuments atteints.

 

Enfin, l'IFMT se consacre de plus en plus à des questions environnementales. On y conçoit notamment des passes à poissons (dispositifs permettant aux poissons de remonter les rivières à travers les barrages). Et une expérience a été construite au laboratoire pour mieux comprendre l'évolution du littoral sous l'effet des vagues. Un problème crucial alors que l'érosion pourrait s'accentuer sous l'effet de la montée des eaux due au réchauffement climatique. Dans un canal en verre de 4 m de long et 20cm de large, on génère des vagues artificielles et on observe les effets sur une « plage » dont le « sable » est constitué de minuscules billes de plastique. Les résultats des simulations sont comparés à des mesures effectuées sur une plage bien réelle par un autre laboratoire toulousain, le LEGOS (Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales)2. « Il est indispensable d'allier les compétences du labo et du terrain, explique en effet Laurent Lacaze, chercheur impliqué dans ce projet à l'IMFT. En effet, l'objectif est de concevoir des modèles qui nous permettrons un jour de prédire l'évolution du littoral pour mieux le protéger »

 

Jean-François Haït

 

En savoir plus :

 

 

 

 

1CNRS, INP Toulouse, Université Toulouse III – Paul Sabatier

2LEGOS - Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales – CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, IRD, CNES