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Mardi 9 février 2010 à 11:00 Salle A103

Nicolas Mordant

Titre/Title :
Turbulence d’onde sur une plaque mince élastique

Contact :
Michael Bourgoin

Résumé/Abstract :
La turbulence d’onde est un régime non linéaire d’un système d’onde pouvant être rencontré dans un nombre très vaste de systèmes : ondes MHD dans les plasma confinés ou les vents solaires, ondes inertielles, ondes à la surface des fluides, turbulence superfluide, condensats de Bose-Einstein, Lasers… A la différence de la turbulence hydrodynamique, la turbulence d’onde peut être faiblement non linéaire ce qui a permis d’établir une théorie statistique ("turbulence faible") il y a une cinquantaine d’année. Cette théorie analytique fournit des prédictions quantitatives des propriétés statistiques des systèmes turbulent et a été appliquée à de nombreux systèmes. Elle prédit en particulier une cascade d’énergie dite de Kolmogorov-Zakharov très similaire à la cascade de Kolmogorov en turbulence hydrodynamique. Cependant les études expérimentales sont assez rares (souvent à cause des difficultés expérimentales) et se limitent la plupart du temps à l’observation d’exposants spectraux.

Je présenterai un système mécanique simple de turbulence d’onde : une tôle métallique est vibrée de façon à exciter des ondes de flexion dans un régime turbulent. Une technique de profilométrie par transformée de Fourier à haute vitesse permet de mesurer la déformation de la plaque de manière résolue à la fois en espace et en temps. Les observations s’avèrent être en contradiction quantitative avec les prédictions théoriques. Cependant la phénoménologie de la théorie de la turbulence faible est observée. Je discuterai des origines possibles de ce désaccord (effet de taille finie, fortes non linéarités, dissipation). Ces causes de désaccord sont potentiellement présentes dans la plupart des autres systèmes d’ondes et les mesures détaillées possibles dans ce système permettront probablement une meilleure compréhension des propriétés turbulentes des autres systèmes physiques pour lesquels les limitations expérimentales sont plus fortes. La même technique est d’ailleurs appliquée au cas des ondes de gravité.