Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Soutenance d’HDR de Michaël Berhanu

Le vendredi 11 décembre 2020 à 10h00 en visioconférence sur Zoom. Les identifiants seront transmis par email.

Interactions et turbulence des ondes en présence de dissipation

Cette soutenance présentera les recherches que j’ai développées ces dix dernières années au laboratoire MSC. La soutenance aura lieu en français.

Résumé :

Les vagues crées par le vent à la surface des mers et des rivières présentent souvent un aspect complexe, chaotique, et multi-échelle, mais statistiquement stationnaire pour un forçage constant. La turbulence d’ondes propose un cadre théorique général permettant de décrire un tel état comme la résultante de la superposition d’interactions non-linéaires entre ondes. Néanmoins cette théorie requiert plusieurs hypothèses qui sont rarement vérifiées dans les systèmes naturels. Entre autres, le système doit être homogène et infini, la non-linéarité faible et en particulier la dissipation est supposée négligeable. Pourtant, les vagues à petite échelle (de l’ordre du centimètre) s’atténuent rapidement à cause de la dissipation visqueuse. Au cours de ces dernières années, j’ai étudié l’influence et le rôle de cette dissipation dans les régimes turbulents des vagues dites gravito-capillaires.

Tout d’abord, je présenterai nos travaux sur les interactions à 3 ondes, qui constituent le mécanisme élémentaire de la turbulence des ondes capillaires. Nous avons mis en évidence que la dissipation rend possible l’existence d’interactions dites forcées et non-résonantes qui ne sont pas incluses dans la théorie.

Ensuite, nous avons étudié expérimentalement la turbulence des ondes capillaires, qu’elles soient forcées par des vagues de gravité sur Terre ou bien en absence de gravité dans la station spatiale. Du fait de la dissipation, les régimes de turbulence d’ondes obtenus ne vérifient pas la condition de faible non-linéarité.

Par ailleurs nous avons mis aussi en évidence expérimentalement l’existence d’ondes mécaniques dans un milieu granulaire vibré. Ces ondes constituent un analogue macroscopique des phonons de la physique du solide. Cependant, à nouveau la dissipation importante intrinsèque aux milieux granulaires, fait que ces ondes sont fortement atténuées.

Enfin, à titre de projet, je parlerai de nos recherches sur l’érosion par dissolution, lorsqu’une roche est dissoute par un écoulement d’eau. Cette érosion chimique en combinaison avec l’érosion mécanique est responsable de la formation des paysages. Nous cherchons à déterminer le rôle de l’hydrodynamique dans l’érosion par dissolution pour expliquer les formes et prédire le taux d’érosion. Je présenterai en particulier nos expériences récentes où un ruissellement engendre des stries longitudinales.