Aérodynamique du vol d'insecte en écoulement turbulent – AIFIT

L’aérodynamique du vol d’insecte connaît en ce moment une très forte attention. Les principes fondamentaux du vol ont d’abord été étudiés dans le cas de l’air au repos. Cependant, l’environnement naturel est en général turbulent, mais nous ne savons que très peu de choses sur la façon avec laquelle les insectes arrivent à voler quand il y a du vent. Il est de même important pour les robots volants de savoir manoeuvrer dans des conditions difficiles. Ce projet propose d’étudier l’interaction entre les insectes et la turbulence, ceci du point de vue des perspectives complémentaires de la biologie expérimentale et de la physique numérique. Nous mettrons au point un ensemble de modèles d’écoulements turbulents ayant des propriétés statistiques bien définies et reproductibles, dont nous ferons varier de façon systématique le contenu énergétique aux différentes échelles, ceci dans les conditions les plus semblables possibles que celles des expériences effectuées en laboratoire et celles des simulations numériques. Nous nous intéresserons tout particulièrement à l’effet de l’élasticité des ailes et, pour ce faire, nous mettrons au point des modèles qui reproduiront au mieux les propriétés élastiques des ailes réelles, que nous aurons préalablement mesurées grâce à des expériences effectuées sur des insectes vivants. Ces modèles prendront en compte toute la complexité des animaux, y compris leur cerveau, leur système sensoriel et les modifications de la cinématique des ailes mesurées dans les conditions où leur vol est perturbé par l’écoulement ambiant. Les simulations numériques permettront quant à elles d’isoler les différents effets afin de réduire la complexité du problème. En combinant les expériences effectuées sur des insectes en vol attachés et en vol libre avec des simulations numériques d’insectes à ailes rigides ou ayant des ailes flexibles, ceci pour les mêmes conditions de l’écoulement ambiant, nous permettront d’apporter des réponses, au moins partielles, aux trois questions principales que nous traiterons: (i) Quels sont les effets, les avantages et les difficultés que posent la turbulence de l’air aux insectes en vol? (ii) Dans quelle mesure la turbulence affecte-t-elle les bilans énergétiques du vol à ailes battantes, que celles-ci soient rigides et flexibles? (iii) Quelles sont les stratégies de comportement employées par les insectes pour arriver à voler en présence de perturbations turbulentes? Ces questions se posent, à la fois du point de vue de la recherche fondamentale que de celui de la recherche appliquée, et leur nature interdisciplinaire demande de traiter ces problèmes sous divers angles d’attaque.