A bas nombre de Reynolds, le concept de voilure battante apparaît comme une alternative auxconcepts conventionnels de voilure fixe et voilure tournante. Dans le cadre d'une applicationpratique (micro-drones ou MAVs), l'évaluation de l'adaptabilité d'un tel mode de sustentationrequiert la compréhension fine des principaux mécanismes aérodynamiques mis en jeu et de leurimpact sur les efforts résultants. Ces derniers se caractérisent par une instationnarité forte et descomportements complexes.Les travaux de cette thèse se concentrent sur l'étude du mouvement de vol battu à bas Reynolds (del'ordre de 1000), dans une configuration de vol stationnaire. Le modèle est constitué d'une ailerectangulaire à profil symétrique animé d'un mouvement couplé de battement et de tangage. Cemode de sustentation se caractérise par la génération à proximité de l'aile de structurestourbillonnaires plus ou moins persistantes influant fortement les efforts appliqués à l'aile.L'objectif consiste à analyser l'évolution des mécanismes instationnaires et des efforts en résultant.L'étude porte en particulier sur une analyse approfondie d'un cas de référence, comparé ensuite àd'autre résultats lors d'une étude paramétrique portant sur l'influences de l'allongement d'une part, etde la cinématique du mouvement d'autre part.Les moyens d'investigations adoptés pour mener cette étude sont à la fois numériques etexpérimentaux, L'analyse repose d'une part sur une approche numérique DNS utilisant unetechnique de maillage " chimère ", et d'autre part sur des mesures en bassin de type PIV 3D-3Crésolues en temps. La mesure directe des efforts instationnaires de faible niveau étant difficilementenvisageable, une part importante du travail a consisté à adapter une méthode d'évaluation desefforts par bilan de quantité de mouvement à partir des champs de vitesse PIV résolus en temps. Lespoints durs de cette approche, en particulier l'évaluation de la pression à partir des champs devitesse, font l'objet d'une attention particulière.

A bas nombre de Reynolds, le concept de voilure battante apparaît comme une alternative auxconcepts conventionnels de voilure fixe et voilure tournante. Dans le cadre d’une applicationpratique (micro-drones ou MAVs), l’évaluation de l’adaptabilité d’un tel mode de sustentationrequiert la compréhension fine des principaux mécanismes aérodynamiques mis en jeu et de leurimpact sur les efforts résultants. Ces derniers se caractérisent par une instationnarité forte et descomportements complexes.Les travaux de cette thèse se concentrent sur l'étude du mouvement de vol battu à bas Reynolds (del'ordre de 1000), dans une configuration de vol stationnaire. Le modèle est constitué d’une ailerectangulaire à profil symétrique animé d’un mouvement couplé de battement et de tangage. Cemode de sustentation se caractérise par la génération à proximité de l'aile de structurestourbillonnaires plus ou moins persistantes influant fortement les efforts appliqués à l’aile.L'objectif consiste à analyser l'évolution des mécanismes instationnaires et des efforts en résultant.L'étude porte en particulier sur une analyse approfondie d'un cas de référence, comparé ensuite àd'autre résultats lors d'une étude paramétrique portant sur l’influences de l'allongement d'une part, etde la cinématique du mouvement d'autre part.Les moyens d’investigations adoptés pour mener cette étude sont à la fois numériques etexpérimentaux, L’analyse repose d’une part sur une approche numérique DNS utilisant unetechnique de maillage « chimère », et d’autre part sur des mesures en bassin de type PIV 3D-3Crésolues en temps. La mesure directe des efforts instationnaires de faible niveau étant difficilementenvisageable, une part importante du travail a consisté à adapter une méthode d’évaluation desefforts par bilan de quantité de mouvement à partir des champs de vitesse PIV résolus en temps. Lespoints durs de cette approche, en particulier l’évaluation de la pression à partir des champs devitesse, font l’objet d’une attention particulière. / A low Reynolds number, flapping wings appears as an alternative to conventional concepts of fixed wings and rotary wings aircrafts. In the context of a practical application (micro air vehicles, MAVs), assessing the suitability of such mode of lift generation requires a detailed understanding of the key aerodynamic mechanisms involved and their impact on resulting forces. These are characterized by a strong unsteadiness and complex behaviors.This work focuses on the study of flapping flight at low Reynolds (around 1 000), in a hover configuration. The model consists of a rectangular wing with a symmetrical profile in a flapping motion. This mode is characterized by the generation of vortex structures more or less persistent that strongly influence the forces applied to the wing.The objective is to analyze the evolution of unsteady mechanisms and resulting forces. The study focuses in particular on a thorough analysis of e reference case, then compared to other results in a parametric study on the influence of aspect-ratio on the one hand, and on the kinematic of movement on the other.The means of investigation adopted for this study are both numerical and experimental. The analysis is based in part on a numerical approach using a DNS meshing technique “chimera”, and on experimental approach with 3C-3D TR-PIV measures. Direct measurement of unsteady low forces being difficult to consider, an important part of the work was to adapt a method for evaluating loads by applying momentum equation using PIV velocity fields. The bottleneck of this approach which is the evaluation of the pressure from the velocity fields is subject to special attention.

Les oiseaux et poissons se déplacent dans leur environnement fluide en interagissant avec l'air/eau qui les entoure. Pour des régimes inertiels, les mécanismes de propulsion se basent sur un transfert de quantité de mouvement au fluide; les battements d'ailes ou de nageoires générant un jet dans le sillage de l'animal qui le propulse vers l'avant. Pour les oiseaux comme pour les poissons, les structures utilisées possèdent une certaine flexibilité, et sont donc susceptibles de plier de façon importante. La littérature montre que ces déformations passives peuvent améliorer les performances de propulsion lorsqu'elles sont exploitées de façon constructive. Le détail des mécanismes en jeu reste cependant mal compris. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à travers deux modèles biomimétiques, la façon dont une structure battante déformable génère des forces de propulsion. Le premier modèle est une version mécanique simplifiée d'insecte dotée d'ailes flexibles, tandis que le deuxième est un nageur dont le corps élastique reproduit le mouvement d'ondulation d'une anguille. Nous montrons que la façon dont ces systèmes se déforment passivement est déterminante pour leurs performances, et que leur réponse élastique peut être décrite par des modèles théoriques simplifiés d'oscillateurs forcés. Ces modélisations mettent par ailleurs en avant le rôle crucial joué par le frottement fluide quadratique qui s'oppose aux mouvements de battements de la structure. Ce résultat introduit l'idée, un peu contre-intuitive, qu'il peut s'avérer avantageux de dissiper une part de son énergie dans le fluide pour améliorer ses performances.