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Transition à la turbulence dans l’écoulement de Couette plan
L’écoulement de Couette plan correspond à l’écoulement de fluide
incompressible entre deux plaques parallèles qui cisaillent le fluide de
façon homogène. Cet écoulement est, avec la transition dans les
écoulements de type Poiseuille plan ou cylindrique, un prototype de la
transition à la turbulence dite "sous-critique", puisque l’écoulement de
base est linéairement stable pour toute valeur du nombre de Reynolds. La
transition ne peut ainsi s’observer qu’en présence de perturbations
d’amplitude finie. La détermination d’un nombre de Reynolds critique
en-deçà de laquelle la turbulence ne peut s’auto-entretenir pose problème
car elle est essentiellement statistique. Le seuil de la transition met en
effet en jeu une compétition dans l’espace physique entre zones laminaires
et zones turbulentes, qui se traduit par l’apparition de motifs
laminaire-turbulent à grande échelle encore mal compris aujourd’hui. Dans
ce séminaire, je tenterai d’expliquer les mécanismes sous-jacents à la
transition sous-critique et à la formation de motifs intermittents en me
basant sur des simulations numériques directes spectrales intensives.
Ce travail fait l’objet d’une collaboration entre le LIMSI et l’Instutut
Royal de Technologie (KTH) de Stockholm.
References
- Y. Duguet, P. Schlatter, D.S. Henningson, Formation of turbulent patterns near the onset of transition in plane Couette flow, Journal of Fluid Mechanics, 650 (2010), 119-129.
- Y. Duguet, O. Le Maitre, P. Schlatter, Stochastic and deterministic motion of a laminar-turbulent interface in a spanwisely extended Couette flow, Physical Review E, 84, 066315 (2011).
- Y. Duguet, P. Schlatter, Oblique laminar-turbulent interfaces in plane shear flows, Physical Review Letters, 110, 034502 (2013).