Etudes Expérimentales en Turbulence d'Ondes

MSC, Université Paris Diderot - Paris VII, CNRS - UMR 7057, 75 013 Paris, France

Résumé :

De nouveaux phénomènes en physique non linéaire et en physique statistique hors de l'équilibre sont décrits dans ce manuscrit. Il est centré sur l'étude expérimentale de la turbulence d'ondes en interaction non linéaire. Après avoir présenté les enjeux et un état des lieux de cette thématique émergente, nous présenterons nos principaux résultats sur la turbulence d'ondes à la surface d'un fluide :  la caractérisation des régimes de turbulence d'ondes de gravité et d'ondes capillaires, la première observation d'intermittence en turbulence d'ondes, l’existence de grandes fluctuations de la puissance injectée dans le fluide, l'observation de la turbulence d’ondes purement capillaires en microgravité et la turbulence d'ondes magnétiques à la surface d'un ferrofluide. Nous présenterons ensuite d'autres travaux relatifs aux ondes non-linéaires hydrodynamiques tels que l'observation d'ondes solitaires "dépressions" à la surface d'un fluide, de précurseurs hydrodynamiques, de l'inhibition de l'instabilité de Rosensweig par l'instabilité paramétrique de Faraday. Dans une annexe au manuscrit, nous présenterons les résultats antérieurs obtenus sur l'étude des milieux granulaires. Une partie sera consacrée à la conduction électrique d'un milieu granulaire, ainsi que l'étude de l'effet Branly, et une deuxième partie s'intéressera aux propriétés des gaz granulaires dissipatifs pilotées par les collisions inélastiques entre grains.

English Title: Experimental Studies in Wave Turbulence

English Abstract:

This manuscript reports new phenomena in nonlinear physics and out-of-equilibrium statistical physics. It is focus on experimental studies of wave turbulence with nonlinear interactions. We first lay out the context and a survey of this new field of research. Then, our main results about wave turbulence on the surface of a fluid will be described: caracterisation of the gravity and capillary wave turbulence regimes, the first observation of intermittency in wave turbulence, the occurence of strong fluctuations of injected power in the fluid, the observation of a pure capillary wave turbulence in low gravity environment and of magnetic wave turbulence on the surface of a ferrofluid. Then, we will present others works about nonlinear hydrodynamics waves such that the observation of depression solitary waves on a fluid surface, of hydrodynamics forerunners, of the inhibition of the Rosensweig instability by the parametric Faraday instability. In an appendix to the manuscript, we will introduce some previous results on the study of granular media. A first part will be devoted to the electrical conduction within a granular medium, as well as on the study of the Branly effect; and a second part will concern with the properties of dissipative granular gases which are driven by the inelastic collisions between grains.