L'influence des propriétés de surfaces sur un écoulement liquide microscopique au voisinage d'une paroi a été mise en évidence au cours des dernières années. On entend ici par propriétés de surface l'affinité des solides avec les liquides mis en œuvre, caractérisée par l'angle de mouillage formé par une goutte liquide déposée sur la paroi solide. L'usage de surfaces superhydrophobes a permis notamment d'observer un glissement important du liquide sur la paroi solide pour des écoulements de microfluidique. On peut se demander si les propriétés de mouillage ont également une influence dans des situations hydrodynamiques de plus grande échelle, et c'est à cette problématique que l'on tente d'apporter des réponses dans cette thèse.<br>Dans un premier temps, des mesures de forces réalisées sur des solides immergés dans un écoulement montrent que l'application d'un revêtement superhydrophobe ne permet pas d'obtenir la réduction radicale espérée de la traînée hydrodynamique. Par la suite, nous nous intéressons à des situations d'impact solide-liquide, mettant en œuvre des lignes de contact triples : impacts de sphères solides sur une interface liquide-gaz, puis impacts d'un jet liquide sur des impacteurs solides, conduisant à la formation de cloches liquides. Nous mettons en évidence et rationalisons dans ces deux cas le couplage fort qui relie les propriétés des surfaces à l'hydrodynamique macroscopique.

Notre travail de thèse présente une contribution à l'étude du comportement d'un jet flottant horizontal, représentatif de la dispersion de rejets dans un milieu marin. Il consiste à modéliser ce type d'écoulement par une approche mathématique basée sur la résolution numérique moyennant la méthode des volumes finis, à valider le modèle numérique par des mesures à échelle réduite sur des maquettes expérimentales, et, enfin, à simuler la dispersion de polluants à grande échelle sur un cas réel. Trois cas d’étude ont été abordés:Le premier cas est relatif à l’étude numérique et expérimentale d'un jet flottant turbulent rond et "non-Boussinesq", injecté horizontalement dans un milieu statique et homogène. Les résultats ont permis de décrire la nature du jet et son comportement en fonction des conditions initiales d’éjection. La deuxième étude a concerné un autre cas représentatif des rejets des émissaires de stations d'épuration. Il s’agit d’un jet pariétal admettant l’approximation de Boussinesq en régime de convection mixte. L’objectif ici est d’étudier l'influence de l'effet combiné de la turbulence et de la présence de la paroi sur le comportement du jet. Dans le dernier cas d’étude, on a modélisé, en 2D et en 3D, à grande échelle un processus côtier de dispersion de rejets en surface libre appliqué sur le cas de la pollution de la baie de Tanger. Les résultats ont permis de visualiser le mécanisme de la dispersion et d’avoir des informations précieuses sur l’écoulement généré au voisinage des plages par l’interaction des rejets et des mouvements de flux et de reflux de la marée. / This work is a contribution to the study of horizontal buoyant jet behavior that presents the dispersion of discharges into the marine environment. It consists in the modeling of this flow by a mathematical approach based on numerical simulation by means of the finite volume method, the validation of a numerical model by measurements on experimental model at a small, and, finally, the simulation of pollutant dispersion on a large scale on a real case. Three cases of study were broached: The first case relates to the experimental and numerical study of horizontal round turbulent non-Boussinesq buoyant jet in a static homogeneous environment. The results were used to describe the nature and the behavior of the jet as a function of the initial conditions of ejection. The second study involved another case of discharges from outfalls. We investigated a numerical and experimental study about a horizontal buoyant wall turbulent jet in a static homogeneous environment. The aim was to analyze the influence the effect of both turbulence and wall boundary on the behavior of the jet. The latter case of study focused on numerical simulation in 2D and 3D of the coastal process of discharges dispersion on a free surface. This modeling dealt more precisely with the dispersion of discharges into a marine environment in the presence of cross flows. The bay of Tangier in Morocco was chosen as an application site. The results made it possible to visualize the dispersion mechanism and to gain valuable information on the flow generated by the interaction of discharges and high/low tide movements near the beaches of the bay.

Les oscillateurs fluidiques qui peuvent générer des excitations périodiques sont des actionneurs très prometteurs pour des applications de contrôle actif des écoulements. Les oscillations sont en effet complètement auto-induites et produites en l'absence de parties mobiles ce qui rend ces actionneurs très intéressants en termes de fiabilité et de robustesse. Ce travail de thèse avait pour objectif principal d'identifier les mécanismes physiques qui contrôlent la dynamique de fonctionnement de ce type d'oscillateurs fluidiques et de proposer des lignes directrices pour la conception d'oscillateurs dont les performances soient adaptées aux applications de contrôle d'écoulements envisagées. L'analyse expérimentale de plusieurs prototypes couplée à des simulations numériques a permis de mettre en évidence que le mécanisme de basculement du jet dans ce type d'oscillateurs est contrôlé par les gradients de pression existants au niveau de deux parties critiques de ces actionneurs. A partir de cette analyse, une relation simple a été établie permettant d'estimer la fréquence des oscillations. Deux méthodes de synchronisation, permettant le contrôle du déphasage entre les actionneurs, ont été proposées et validées expérimentalement ainsi qu'à l'aide de simulations numériques. Une matrice de micro­ oscillateurs fluidiques a été conçue, fabriquée et finalement intégrée sur une rampe installée en soufflerie. L'analyse expérimentale de son efficacité pour le contrôle de l'écoulement séparé a mis en évidence un gain important par rapport aux résultats obtenus lors de travaux précédents sur des écoulements de paroi similaires à l'aide d'autres types d'actionneurs fluidiques. / Fluidic oscillators which can generate periodic excitations are very promising for active flow control applications, due to their reliability and robustness, as their internal flow oscillation is totally self-induced and self-sustained. The main objective of this work is to identify the underlying mechanisms controlling the dynamics of this kind of fluidic oscillator and to propose guiding lines for the design of oscillators. Experimental analysis of several oscillator prototypes and associated numerical simulations have permitted to explain that the jet switching in this kind of oscillator is controlled by pressure gradients in two critical parts of the device. From these analyses, a simple function has been proposed to estimate the oscillation frequency. Two synchronization methods, allowing the control of the phase lag between the actuators, have been proposed and validated experimentally and by numerical simulations. An array of micro-fluidic oscillators has then been designed and tested on a ramp separated flow, showing much higher efficiency compared to other kind of fluidic actuators tested on similar wall flows in previous studies.