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Instabilités, Ondes et Turbulence

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Dans cette thématique les instabilités hydrodynamiques et la turbulence sont abordées d'un point de vue principalement expérimental. Les principaux axes de recherche sont les instabilités interfaciales (films tombants sur fibre ou sur plan incliné, instabilités paramétriques d'onde de surface), les écoulements en rotation (ondes d'inertie, génération non linéaire de courants moyens), ainsi que la turbulence en rotation et le mélange turbulent de fluides miscibles.

Membres permanents :

P. Carles, P.-P. Cortet, A. Davaille, G. Gauthier, F. Giorgiutti, P. Gondret, J.-P. Hulin, J. Martin, F. Moisy, L. Pauchard, M. Rabaud, N. Rakotomalala, N. Ribe, D. Salin, L. Talon

Membres non-permanents :

M. Brunet (Thèse), M. Leang (Thèse), S. Perrard (Thèse), A. Sibrant (PosDoc)

Membres précédents :

S. Atis (Thèse, 2013), J. Boisson (PostDoc, 2012), F. Boulogne (Thèse, 2013), A. Campagne (Thèse, 2015), E. Digiuseppe (PostDoc, 2012), B. Gallet (PostDoc, 2013), E. Herbert (PostDoc, 2013), C. Lamriben (Thèse, 2012), T. Lemee (Thèse, 2013), N. Machicoane (PostDoc, 2016), G.-J. Michon (ITA, 2012), A. Paquier (Thèse, 2016), C. Ruyer-Quil (MCF UPMC, 2013), B. Saintyves (PostDoc, 2013), A. Samanta (Thèse, 2012), F. Touitou (Thèse, 2012), R. Villey (PostDoc, 2016)


Ondes d'inertie dans un fluide en rotation

N. Machicoane, P.-P. Cortet, F. Moisy

Collaboration : B. Voisin (LEGI, Grenoble).

Une perturbation sinusoïdale dans un fluide homogène en rotation propage des ondes d'inertie, qui rayonnent l'énergie de facon dispersive et anisotrope. Des mesures de vélocimétrie par images de particules (PIV) permettent de visualiser ces ondes très particulières.

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N. Machicoane, P.-P. Cortet, B. Voisin, and F. Moisy, Phys. Fluids 27, 066602 (2015).

Sillage de Kelvin ou cône de Mach?

M. Rabaud, F. Moisy

Le sillage derrière un canard ou un bateau fait toujours 39 degrés, quelque soit sa vitesse : c'est un résultat classique dû à Lord Kelvin. Mais ce résultat est-il toujours bien vérifié ? Une analyse détaillée d'images de sillages de bateau à partir de Google Earth revèle plutôt une loi analogue à celle du cône de Mach pour un avion supersonique. Pourquoi ?

En savoir plus

F. Moisy, M. Rabaud Phys. Rev. E 89, 063004 (2014).

Crise de portance

M. Rabaud

Collaboration: P. Bot, G. Thomas, A. Lombardi, C. Lebret (Naval Academy Research Institute, IRENAV Brest)

Le phénomène de "crise de trainée" est un grand classique de tous les cours de mécanique des fluides puisque qu’il remonte aux études de Gustave Eiffel (1912). Lors de cette « crise » la force qui s’oppose au déplacement d’un objet dans un fluide devient, de façon surprenante, une fonction décroissante de la vitesse. Nous avons montré que, simultanément à cette crise de trainée et pour des obstacles qui ne sont pas symétriques haut/bas, il existe une "crise de portance", avec une très forte augmentation, voire même un changement de signe de la force de portance.

Bot P., Rabaud M., Thomas G., Lombardi A. and and Lebret C., Phys. Rev. Lett 117, 234501 (2016) [PDF]

Mélange de fluides miscibles induit par gravité

J. Znaien, F. Moisy, J.-P. Hulin
Collaborations : Y. Tanino, E.J. Hinch (DAMTP-Cambridge)

Deux fluides miscibles de densité différente (fluide lourd en rouge, léger en bleu), occupant initialement chacun la moitié de la longueur d'un tube incliné, sont mis en contact et s'interpénètrent sous l'effet de la gravité. Une grande variété de régime est observée, allant d'un contre-écoulement stable à un régime d'intermittence et de mélange turbulent développé.

En savoir plus

Y. Tanino, F. Moisy, J.-P. Hulin, J. Turbulence 16 (5), 484-502 (2015).

Enroulement d'une corde liquide

N. Ribe
Collaborations: P.T. Brun, B. Audoly, T.S. Eaves and J.R. Lister

Si vous mangez de temps en temps une tartine au miel pour le petit déjeuner, vous avez tout ce qu'il vous faut pour faire une jolie expérience en mécanique des fluides. Plongez une petite cuillère dans le pot de miel, et tenez-la ensuite en position verticale une dizaine de cm au-dessus de la tartine. Le filet de miel tombant crée une structure qui ressemble à un tire-bouchon qui tourne rapidement - c'est le phénomène appelé "enroulement d'une corde liquide".

(Photo H. Hosseini)

N. Ribe, J. Fluid Mech. 812, R2 (2017).

Turbulence en rotation

N. Machicoane, A. Campagne, P.-P. Cortet, F. Moisy

Collaboration : B. Gallet (CEA Saclay).

La structuration bidimensionelle d'un écoulement turbulent en référentiel tournant est l'une des clefs pour la compréhension des écoulements géophysiques (atmosphère, océan, étoiles). La plateforme tournante Gyroflow nous permet de mesurer directement les flux d'énergie anisotropes responsables de cette structuration bidimensionelle.

En savoir plus

Campagne A., Machicoane M., Gallet B., Cortet P.-P. and Moisy F., J. Fluid Mech 794, R5 (2016).

Machicoane M., Moisy F., and Cortet P.-P., Phys. Rev. Fluid 1, 073701 (2016).

La naissance des vagues

A. Paquier, F. Moisy, M. Rabaud

Comment naissent les vagues sous l'action du vent ? Cette question apparemment simple a suscité de nombreux travaux, tant théoriques que numériques ou expérimentaux. Nous abordons cette question avec une expérience nouvelle permettant de détecter les toutes premières déformations à la surface d'un fluide visqueux avec une précision de quelques microns.

En savoir plus

A. Paquier, F. Moisy, M. Rabaud Phys. Rev. Fluid 1, 234501 (2016).

Ecoulement de rotation dans un verre de vin

F. Moisy, J. Bouvard

Collaboration: W. Herreman (LIMSI, Universite Paris-Sud)

Pour aérer un vin avant de le déguster, on imprime au verre un mouvement de translation circulaire. En plus de créer une onde de surface se propageant circulairement, il est bien connu que ce mouvement engendre une rotation du fluide ainsi qu'un mouvement de recirculation vertical qui amène le vin vers la surface, le mettant ainsi en contact avec l’air. Ces recirculations sont également mises à profit dans les mélangeurs industriels ou dans les bioréacteurs pour la culture de cellules. Nous étudions ici les mécanismes physiques à l'origine de ces écoulements de recirculation.

En savoir plus

J. Bouvard, W. Herreman, F. Moisy, Phys. Rev. Fluids 2, 084801 (2017)