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Première expérience fondamentale de turbulence homogène à la grande soufflerie de Modane

Une équipe de chercheurs du LEGI (Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels – CNRS /Grenoble INP/UJF) de Grenoble a réalisé du 7 au 10 juillet 2014, la plus grande expérience de turbulence de grille jamais réalisée dans la très grande soufflerie S1MA de l’ONERA à Modane. En effet, la turbulence de grille réalisée sera de dimensions 10 fois supérieures aux expériences académiques usuelles. Cette expérience à grande échelle permettra de mieux comprendre la dynamique de la turbulence aux différentes échelles, et de créer une base de données expérimentales de caractérisation de la turbulence avec une résolution et une précision jamais atteintes auparavant.

La turbulence est impliquée dans de nombreuses situations physiques : du mélange de composants chimiques à l’échelle moléculaire, jusqu’à la forme des galaxies à l’échelle astronomique, en passant par les phénomènes géophysiques (prévisions météorologiques et climatiques, dispersion de polluants, transport de sédiments, etc.). En dépit de son omniprésence, la turbulence demeure largement inexpliquée et résiste toujours aux efforts conjugués des physiciens, mécaniciens et mathématiciens.

Des outils numériques de modélisation permettent de caractériser ces phénomènes à grande échelle, avec une précision s’améliorant continuellement. Mais la caractérisation à petites échelles et la dynamique et l’interaction entre ces différentes échelles sont plus difficiles à modéliser et restent donc mal comprises. Or ces phénomènes constituent des enjeux particulièrement importants, notamment dans le domaine environnemental et industriel, ainsi que sur l’impact du changement climatique.

L’équipe EDT (Écoulements Diphasiques et Turbulences) du LEGI conduit un projet européen visant à réaliser la plus grande expérience de turbulence de grille jamais réalisée, afin d’étudier ces turbulences aux plus petites échelles. L’originalité de cette expérience réside dans le fait de réaliser une turbulence de grille dont les dimensions sont 10 fois supérieures aux expériences usuelles, dans le but d’obtenir les premières mesures pleinement résolues à toutes les échelles de la turbulence.

Vue de la grille depuis la section d'essai - © ONERA

Les essais ont eu lieu du 7 au 11 juillet à la grande soufflerie S1MA de l’ONERA sur le site de Modane. Ce projet se fait en partenariat avec l’ONERA (dans le cadre du projet européen ESWIRP) et un large consortium fédérant diverses équipes françaises dont l’Institut Néel (CNRS) de Grenoble et européennes.

La grille gonflable utilisée est l’élément principal de l’expérience et le verrou de l’opération. Le principe d’une structure gonflable (réalisée par la société CERTEC, en Rhône-Alpes), initié par le laboratoire est unique. C’est également la première fois qu’une grille de cette taille est utilisée pour générer de la turbulence.

Une large batterie de mesures a été mise en œuvre, rassemblant les plus grands spécialistes français. Cette expérience permettra ainsi d’obtenir et de rendre accessible à la communauté scientifique des données expérimentales de caractérisation de la turbulence avec une résolution (spatiale et temporelle) et une précision jamais atteintes auparavant. Les dimensions hors-norme de la soufflerie S1MA permettra à l’équipe de chercheur de décrire les plus petites échelles de la turbulence, et ainsi de mieux comprendre les aspects fondamentaux de la dynamique multi-échelle de la turbulence.

Hommage

L’expérience a été endeuillée par le décès de Carine Fourment et Joël Delville, chercheurs à l’Institut Pprime de Poitiers, survenu brutalement lors d’un accident de la route sur le chemin du retour de mission le 11 juillet. Les membres de l’équipe du projet et le CNRS s’associent à la douleur de leurs familles.

Contacts

Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI – CNRS / Grenoble INP /UJF) : Mickaël Bourgoin

Notes

  • Les équipes françaises proviennent de : Institut Néel (CNRS)-Grenoble, ENS-Lyon, PPrime – Poitiers, CORIA – Rouen, IRSTEA – Rennes
  • Les équipes européennes proviennent de : Université d’Oldenburg – Allemagne, Max Planck Institute – Allemagne, KTH – Suède, VKI – Belgique, Académie des Sciences - République Tchèque, Université Mondragon - Espagne