L'énergie mécanique apportée à un fluide visqueux se transforme en énergie cinétique, bien visible dans des tourbillons qui se ramifient ensuite en tourbillons plus petits (cascade turbulente). À plus petite échelle, ce mécanisme (dit de dissipation inertielle) finit par être dominé par le frottement, dû à la viscosité du fluide, et l'énergie mécanique est alors principalement dissipée sous forme de chaleur.
En dispersant dans un fluide de fines particules éclairées par un laser et en suivant leurs mouvements grâce à deux caméras de haute résolution, les chercheurs de l'Iramis ont eu la surprise d'observer la présence, à petite échelle, de différents événements localisés et peu fréquents (distributions de vitesses en front abrupt, spirale, jet ou point de rebroussement), au cours desquels l'énergie est efficacement dissipée par un processus indépendant de la viscosité. Ces observations imposent une forte contrainte sur l'étendue des échelles auxquelles les équations de la mécanique des fluides doivent être résolues, ce qui pourrait bouleverser certaines méthodes numériques.
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| Dispositif expérimental : 2 caméras placées orthogonalement (cercles rouges) permettent de suivre les mouvements des particules dispersées dans le fluide placé dans le récipient éclairé. 2 turbines contra rotatives (haut et bas) mettent le fluide en mouvement. L'ensemble est convenablement thermostaté. © L. Barbier - CEA |