Nicolas Mordant, Hervé Michallet & Eric Barthélemy
Collaborations : MSC, PhLAM, LHEEA, Univ. Torino, Simons collaboration on wave turbulence
Un des champs d’application phare de la turbulence d’onde est la description de la dynamique des vagues à la surface des océans. Du fait de la faible non linéarité, les ondes sont couplées entre elles et développent des cascades d’énergie ou d’action d’onde qui participent à l’évolution de leur contenu spectral et leur dissipation, dans un régime de « turbulence faible ». Nous avons développé des expériences liées à cette thématique dans le cadre de l’ERC Watu et du financement par la fondation Simons à New York.
Un premier axe de recherche concerne la turbulence d’ondes à la surface d’un fluide, avec un focus sur l’impact de la profondeur d’eau en régime aléatoire. En faible profondeur, les ondes non linéaires peuvent se fragmenter en trains de solitons sous l’effet d’un équilibre entre dispersion et non-linéarité. Lors de la thèse d’I. Redor, nous avons étudié ces gaz de solitons en 1D dans le canal à houle du LEGI (36 m), en utilisant des mesures vidéo pour analyser l’élévation de l’eau et les conditions d’apparition des solitons. Nos résultats montrent que le nombre d’Ursell ne suffit pas à caractériser ces régimes et qu’un paramètre de non-linéarité est nécessaire. L’étude a été étendue à la propagation 2D dans la thèse de T. Leduque, à l’aide du bassin multidirectionnel d’Artelia (27 m × 30 m) près de Grenoble. Ce bassin, équipé de 60 batteurs pistons indépendants, permet de générer des ondes contrôlées et d’explorer la transition entre turbulence faible et gaz de solitons en fonction de leur fréquence. Grâce à des mesures vidéo stéréoscopiques, nous avons pu cartographier la dynamique complexe de ces solitons dans un environnement fini, en tenant compte des effets de réflexion sur les parois. Une vaste base de données a été constituée et est actuellement en cours d’analyse.