Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Pierre-Philippe Cortet, Laboratoire FAST, CNRS et Université Paris Sud, Orsay

Ondes d’inertie et cascade d’énergie dans une expérience de turbulence en rotation.

Résumé : La rotation est un ingrédient clé dans la dynamique des écoulements géo et astrophysiques. Elle a pour effet d’entraîner la turbulence vers un état 2D, sans cependant pouvoir l’atteindre, construisant un état intermédiaire entre 2D et 3D. Se pose alors la question de la direction de la cascade d’énergie entre échelles, qui est l’essence même de la turbulence, connue pour être de signe opposé en 2D et 3D. Je présenterai dans ce contexte une expérience qui a permis la première mise en évidence expérimentale d’un renversement de la cascade d’énergie turbulente par la rotation.

Les fluides en rotation sont par ailleurs le support d’une classe d’ondes spécifiques, les ondes d’inertie, dont j’illustrerai dans un premier temps l’originalité à travers les résultats d’une expérience de propagation depuis une source ponctuelle. Il a été proposé que la cascade d’énergie de la turbulence en rotation soit, au moins pour partie, régie par les interactions non-linéaires entre ces ondes. Je présenterai une analyse de la distribution de l’énergie turbulente permettant de détecter la présence de cette « turbulence d’ondes » au sein de l’expérience de turbulence en rotation évoquée plus tôt.

Légende : Champs de vitesse et de vorticité dans le plan normal à la rotation dans une expérience de turbulence en rotation