Description

Les milieux aquatiques, tels que l'océan, présentent généralement des gradients de densité et de viscosité liés aux variations de température ou de salinité. Ces inhomogénéités affectent de manière significative la dynamique des écoulements fluides à grande échelle, comme les courants océaniques et la recirculation climatique. De plus, la dynamique locale de micro-particules en suspension dans le fluide, qu'elles soient d'origine biologique ou synthétique, est également modifiée par la présence d'inhomogénéités dans les propriétés mécaniques du fluide. Des travaux récents ont ainsi montré que les gradients de viscosité et de densité des fluides peuvent entraîner la réorientation et la taxie de microorganismes ; cependant, ces études se limitaient à de très petits organismes isolés dont le déplacement n'engendre pas un mélange significatif du fluide. Des preuves expérimentales pour des organismes plus grands, tels que les euphausiacés, montrent que les gradients de température ou de salinité du fluide tendent à entraver leur migration verticale diurne régulière. De plus, au cours des dernières décennies, la stratification de densité de l'océan a considérablement augmenté en raison des effets du réchauffement climatique, ce qui pourrait avoir des effets dramatiques sur la dynamique des organismes et l'écologie marine. Actuellement, la compréhension des dynamiques des particules vivantes et synthétiques en suspension dans des fluides stratifiés est limitée.

Nous proposons ici de développer une approche théorique pour modéliser avec précision les effets des variations spatiales de densité et de viscosité sur la dynamique individuelle et collective des organismes dans des fluides stratifiés, y compris le mélange des fluides généré par les organismes à un nombre de Péclet fini. En particulier, l'effet du transport des champs de température ou de salinité sur la dynamique, à travers leur impact sur les distributions de viscosité et de densité, sera soigneusement analysé. Cette analyse fournira également des informations cruciales sur l'impact du mouvement de nage sur le mélange vertical dans l'océan. Dans un second temps, l'effet de l'inhomogénéité mécanique sur la signature hydrodynamique du nageur sera considéré afin de comprendre les interactions hydrodynamiques résultantes et le comportement collectif des microorganismes dans de tels environnements stratifiés.

Compétences requises

Niveau avancé en mécanique des fluides, et de solides connaissances en mathématiques appliquées. Une expérience en simulation numérique est la bienvenue.

Bibliographie

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Mots clés

Micro-nageurs, Stratification, Ecoulements visqueux