TURBULENCE
- 1. Le concept de turbulence
- 2. Quelques exemples de comportements turbulents
- 3. Propriétés générales de la turbulence établie dans les écoulements de fluides
- 4. Méthodes de description et de modélisation
- 5. La turbulence, les techniques, la nature et la vie
- 6. La turbulence en sciences de la Terre
- 7. La turbulence en astrophysique, la turbulence plasma et les interactions turbulence-rayonnement
- 8. Une rupture épistémologique
- 9. Bibliographie
Quelques exemples de comportements turbulents
La nature des systèmes dynamiques étant absolument quelconque, les comportements qui viennent d'être évoqués s'observent pour les phénomènes les plus variés, dont ils expliquent l'apparence aléatoire. On y retrouve le scénario des bifurcations, en fonction de facteurs externes, d'un état uniforme à un état structuré spatialement et/ou temporellement, puis à un état pleinement turbulent, correspondant au passage des attracteurs d'un point à un tore, puis à un attracteur étrange. Le régime turbulent atteint, les fluctuations du système prennent une importance déterminante dans sa structure comme dans son évolution : irrégularité spatiale et/ou temporelle liée au comportement chaotique, imprédictibilité et non-proportionnalité des effets aux causes liées à la S.C.I. Les catastrophes de toutes natures peuvent encore s'interpréter comme traduisant l'occurrence plus ou moins renouvelable de valeurs extrêmes de ces fluctuations, ou bien comme résultant du passage d'un bassin attracteur à un autre. Réservant pour les chapitres suivants le très vaste domaine des écoulements fluides, nous allons pouvoir citer, sans pour autant être exhaustifs, des sujets assez variés, démontrant ainsi que le comportement turbulent doit être considéré comme habituel plutôt qu'exceptionnel.
Systèmes mécaniques et électromécaniques
Le problème des trois corps et le chaos
Encyclopædia Universalis France
Le problème des trois corps et le chaos
C'est à propos du problème classique du mouvement de trois corps célestes en interaction newtonienne…
Encyclopædia Universalis France
Avec sa régularité apparemment immuable, le mouvement des planètes du système solaire a très longtemps constitué l'archétype du processus périodique, à tel point qu'il fournissait encore récemment la base de l'étalon de mesure du temps. On sait aujourd'hui que le déplacement sur son orbite d'une planète comme la Terre est en fait chaotique, par suite de la présence dans le système solaire de plus de deux corps célestes en interaction. Cela n'est évidemment pas sensible à l'échelle de la vie humaine, mais rend totalement impossible la prévision (comme la reconstitution) des positions planétaires à l'échelle d'une centaine de millions d'années. Ce type de conclusion s'étend évidemment à l'ensemble de la dynamique céleste.
À l'opposé, les jeux de dés ou de roulette constituent les exemples traditionnels de processus aléatoires relevant des méthodes statistiques. Comment ceci est-il conciliable avec le fait que le mouvement du dé ou de la boule est un mécanisme parfaitement déterministe ? La réponse est à chercher dans la S.C.I. : l'incertitude sur la condition initiale du mouvement, c'est-à-dire la façon dont le dé ou la boule est lancé, est amplifiée par les chocs successifs qu'il subit, ce qui conduit à la totale imprévisibilité du résultat. Des systèmes électromécaniques simples, comme le pendule paramétrique, ou « boussole », ou encore le montage de Rikitake pour l'étude de l'effet dynamo, ont été imaginés pour étudier les comportements chaotiques que l'on retrouve dans bien des problèmes non linéaires de mécanique (vibrations, flambement, rupture de structures complexes) ou encore d'électricité (bruits et « accrochages »).
Chimie et physico-chimie
Des comportements périodiques et chaotiques existent dans certaines réactions chimiques en phase liquide : la plus connue, dite de Belouzov-Zhabotinski, concerne l'oxydation de l'acide citrique par le bromate de potassium en présence du catalyseur Ce3++/Ce4++. Sans agitation, des structures organisées s'établissent spontanément dans le mélange initialement homogène. En phase homogène avec agitation, on observe, pour des valeurs croissantes du paramètre de contrôle constitué par le temps de séjour des espèces dans le réacteur, une cascade de bifurcations vers des régimes oscillatoires puis chaotiques. Le chaos spatio-temporel s'observe encore couramment dans de nombreux[...]
- 1. Le concept de turbulence
- 2. Quelques exemples de comportements turbulents
- 3. Propriétés générales de la turbulence établie dans les écoulements de fluides
- 4. Méthodes de description et de modélisation
- 5. La turbulence, les techniques, la nature et la vie
- 6. La turbulence en sciences de la Terre
- 7. La turbulence en astrophysique, la turbulence plasma et les interactions turbulence-rayonnement
- 8. Une rupture épistémologique
- 9. Bibliographie
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Écrit par
- Fabien ANSELMET : directeur de recherche au C.N.R.S.
- Michel COANTIC : professeur émérite à l'université de la Méditerranée
- Gérard TAVERA : directeur d'études ESM2
Classification
. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Turbulences : exemples de bifurcations
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Les systèmes présentent généralement divers états ordonnés de complexité croissante avant que la…
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Turbulence : exemple de tore T6
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Le graphe représente la combinaison de 6 sinusoïdes, d'amplitudes égales et de fréquences…
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Turbulence : le système de Lorenz et la SCI
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Turbulence : le système de Lorenz et la SCI
Le système construit par Lorenz pour schématiser la convection naturelle est: dx /dt = s (y-x) ;…
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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AÉRODYNAMIQUE
- Écrit par Bruno CHANETZ, Jean DÉLERY, Jean-Pierre VEUILLOT
- 7 226 mots
- 7 médias
Unevaleur très élevée du nombre de Reynolds entraîne une seconde difficulté liée au caractère turbulent de l'écoulement. 'Si on observe la couche limite qui se développe sur une plaque plane, on constate, lorsque le nombre de Reynolds augmente, que la structure de l'écoulement se désorganise, en passant... -
AÉRONOMIE
- Écrit par Gaston KOCKARTS
- 4 157 mots
- 11 médias
...concentrations diminuent avec l'altitude, leurs abondances relatives ne sont pas modifiées. Les phénomènes de brassage, tels que les vents, la convection et la turbulence, sont suffisamment rapides et importants pour que la composition volumique des constituants reste constante avec l'altitude. Notons, dès à présent,... -
ATMOSPHÈRE - Thermodynamique
- Écrit par Jean-Pierre CHALON
- 7 607 mots
- 7 médias
...ascendants et descendants, susceptibles de déclencher une instabilité conditionnelle présente très loin du lieu où elles ont été produites. Elles peuvent aussi provoquer defortes turbulences, parfois qualifiées de « trous d’air », qui sont particulièrement inconfortables pour les transports aériens. -
BERGÉ PIERRE (1934-1997)
- Écrit par Louis BOYER, Monique DUBOIS-GANCE, Yves POMEAU
- 831 mots
- 1 média
Pierre Bergé, chercheur et expérimentateur talentueux, fut un grand physicien dans le domaine de la matière condensée. Originaire de Pau, il fit ses études supérieures à l'École centrale de Nantes. Toute sa carrière de physicien fut effectuée au Commissariat à l'énergie atomique, centre d’études de...
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Voir aussi
- ONDE ou RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- ABSORPTION, physique
- PROPAGATION DES ONDES
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- LIQUIDE ÉTAT
- ASTROPHYSIQUE
- RÉACTIF, chimie
- RAYONNEMENT SOLAIRE
- TOURBILLONS
- CORIOLIS ACCÉLÉRATION ou FORCE DE
- ÉMISSION, physique
- COSMOGONIE ou ÉTUDE DE LA FORMATION DES OBJETS CÉLESTES
- CONVECTION COURANTS DE, géologie
- PHASES ESPACE DES
- SYSTÈME SOLAIRE
- DISPERSION, chimie
- PRÉVISION MÉTÉOROLOGIQUE
- SIMULATION
- VITESSE
- ROTATION
- CONFINEMENT INERTIEL
- ÉCOULEMENTS
- DIFFUSION
- MACH NOMBRE DE
- NAVIER-STOKES ÉQUATIONS DE
- TURBULENT ÉCOULEMENT
- REYNOLDS NOMBRE DE
- PLASMAS
- MONTE-CARLO TECHNIQUES DE
- VENT SOLAIRE
- FLUIDE COMPRESSIBLE
- COUCHE LIMITE
- HYPERSONIQUE DOMAINE
- SUBSONIQUE DOMAINE
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- NON-LINÉAIRE SYSTÈME
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- SENSIBILITÉ AUX CONDITIONS INITIALES
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