Titre/Title : ONDES DE SURFACE ET ECOULEMENTS A GRANDE ECHELLE
Contact : Chantal Staquet (équipe MEIGE)
Résumé/Abstract : Dans un article publié par G. Stokes en 1847 sur les ondes de surface il est établi que lorsque les non linéarités sont prises en compte, les particules de fluide se déplacent dans la direction de propagation des ondes. Ce comportement est connu sous le nom de “dérive de Stokes”. Plus récemment H. Punzmann et al (2014) ont trouvé que le mouvement oscillatoire d’un batteur à la surface d’un liquide produit, en dehors des ondes, un écoulement dont la vorticité est non nulle. Cet écoulement ne correspond pas à la dérive de Stokes. Dans cet exposé on présente des résultats expérimentaux et numériques sur les ondes et le champ de vitesse produits par un batteur parabolique. Pour la partie expérimentale l’étude des proprietés des ondes est faite avec la méthode classique de Profilométrie par Transformée de Fourier et la mesure de la vitesse est faite par le suivi de particules flottant à la surface. En ce qui concerne la partie numérique, les équations de Navier-Stokes sont résolues par simulation numérique directe avec le code Gerris de libre distribution. Nous trouvons la formation de deux cellules de recirculation à la surface du fluide dont la taille est comparable à celle du batteur. De plus, l’amplitude de l’écoulement est proportionnelle à l’amplitude du forçage du batteur. Un des résultats est que dans certains cas il y a une modification importante des fronts d’onde par rapport à la prédiction de la théorie des rayons. En particulier le point d’amplitude maximale de l’onde se rapproche du batteur. Ces résultats sont importants pour l’étude de la focalisation spatiale ainsi que pour le déferlement des vagues.
Références :
G. Stokes, On the theory of oscillatory waves Transactions of the Cambridge Philosophical Society, VIII, 441 (1847).
H. Punzmann, N. Francois, H. Xia, G. Falcovich & M. Shats, Generation and reversal of surface flow by propagating waves Nature Physics, 10, 658–663 (2014).