Moteur de recherche

 

Retour au sommaire

Mécanique des fluides

La turbulence sort de sa bulle

Des bulles de savon vont-elles créer l'ébullition autour de l'une des grandes énigmes de la physique 1 ? Hamid Kellay et Yacine Amarouchene, deux chercheurs du Centre de physique moléculaire optique et hertzienne (CPMOH) 2, à Talence, ont contourné l'épineux problème de la turbulence en observant les irisations de films de savon. Ils ont établi les statistiques des écoulements turbulents dominés par l'existence de tourbillons de toutes les tailles sur deux dimensions – un audacieux travail publié cet été dans la revue Physical Review Letters 3.

La « turbulence » ? Elle apparaît lorsque deux fluides se mélangent : le lait dans le café, la fumée d'une cigarette dans l'air. Puis elle tourbillonne chaotiquement, dans toutes les directions et à toutes les échelles. Nombre de physiciens depuis les années vingt – d'Heisenberg à Feynman – ont cherché à comprendre et à expliquer le phénomène. Sans succès. Alors ils se sont penchés sur les reflets d'une simple bulle. Pourquoi ? « Pour réduire le problème en l'étudiant sur deux dimensions, et non trois : dans un grand film de savon, de deux à trois mètres de long, l'épaisseur est quasi négligeable. Dans la paroi de la bulle, l'eau confinée par deux fines couches de savon s'écoule de façon turbulente, ce qui évoque par exemple le comportement de l'atmosphère, sorte de “fine couche d'air” autour du globe. Cela permet d'étudier des propriétés différentes, notamment à de petites échelles : c'est une manne d'informations, facile à reproduire et à contrôler », commente Hamid Kellay.

Plus précisément, leur étude s'est portée sur « l'écoulement, au cœur du film, d'un filet d'eau plus épais ajouté grâce à une pipette ». Belle façon d'observer l'attitude d'un fluide inclus dans un milieu turbulent. Leur attention s'est focalisée sur l'apparition des pics dans les contorsions du filet, là où l'eau est plus concentrée. Résultat : une mise en équations de la déformation du filet – ce passage vers un état singulier – par les tourbillons, pour un futur modèle du mouvement de la turbulence en deux dimensions, comme le suggère Hamid Kellay : « Les statistiques obtenues sont curieuses et difficiles à résoudre. Mais un modèle 2D aura tellement de répercussions ! En océanographie par exemple, la dynamique des vagues à la surface de la mer est turbulente : un modèle 2D de la dynamique de ces vagues peut alors s'appliquer aux variations de la répartition du plancton, tout autant qu'à celle des nappes de polluants. »

 

Aude Olivier

 

 

Notes :

1. Voir « Les dix grandes énigmes de la physique », dossier spécial du Journal du CNRS, février 2005.
2. CNRS / Université Bordeaux-I.
3. « Conformation Statistics of a Deformable Material Line in Two-Dimensional Turbulence », 29 juillet 2005, vol. 95, n° 5, art. 054501.



Contact

Hamid Kellay
CPMOH, Bordeaux
h.kellay@cpmoh.u-bordeaux1.fr


Haut de page

Retour à l'accueilContactcreditsCom'Pratique