TURBULENCE

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Turbulences : exemples de bifurcations

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Turbulence : exemple de tore T6

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Turbulence : le système de Lorenz et la SCI

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Turbulence: un exemple de S.C.I.

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La turbulence en astrophysique, la turbulence plasma et les interactions turbulence-rayonnement

La turbulence joue un rôle très important en astrophysique, mais les types d'instabilités et d'écoulements que l'on y rencontre sont souvent très différents de ceux évoqués jusqu'ici : l'attraction gravitationnelle, les réactions nucléaires, les processus radiatifs et les effets électromagnétiques engendrent des situations excessivement variées. D'après le modèle standard généralement admis, la matière et le rayonnement ont évolué en interaction d'une façon extrêmement complexe depuis le big bang marquant la formation de l'Univers, et se trouvent aujourd'hui sous les formes les plus diverses, du vide presque absolu de l'hydrogène intergalactique aux densités colossales des trous noirs pour la première et des ondes très longues aux rayons X durs et γ pour le second. L'étendue des échelles de temps, espace, vitesse ou température mises en jeu est proprement « astronomique ». Ainsi, les températures rencontrées vont des 2,73 K du rayonnement fossile de l'univers primordial aux 15×106 K du cœur du soleil et même aux plus de 200×106 K de la surface de certaines étoiles ; les vitesses relatives peuvent atteindre 104 à 105 kilomètres par seconde, avec les effets relativistes et de compressibilité que l'on imagine. Dans ces conditions, dresser l'inventaire des états hydrodynamiques de l'astrophysique est irréalisable et serait, d'ailleurs, d'autant plus hasardeux que bien des modèles restent susceptibles d'être remis en question : nous nous bornerons à quelques illustrations du rôle de la turbulence dans différentes branches du domaine, et dans les travaux sur la réalisation de la fusion thermonucléaire.

Échelles et nombres de Reynolds caractéristiques de quelques situations astrophysiques.

Échelles et nombres de Reynolds caractéristiques de quelques situations astrophysiques.

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Échelles et nombres de Reynolds caractéristiques de quelques situations astrophysiques. 

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L'univers primordial, la formation des galaxies, des étoiles et des planètes

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AÉRODYNAMIQUE

  • Écrit par 
  • Bruno CHANETZ, 
  • Jean DÉLERY, 
  • Jean-Pierre VEUILLOT
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Dans le chapitre «  L'aérodynamique et la théorie »  : […] Une valeur 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 d'un régime laminaire où l'écoulement est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aerodynamique/#i_20339

AÉRONOMIE

  • Écrit par 
  • Gaston KOCKARTS
  •  • 4 144 mots
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Dans le chapitre «  Phénomènes de transport »  : […] ordres de grandeur plus faibles, mais sont fondamentaux pour comprendre la distribution verticale des constituants de l'atmosphère. Dans l'homosphère, la turbulence assure une décroissance identique avec l'altitude pour tous les constituants principaux (N2, O2, Ar). À la turbopause, vers 100 km d'altitude, la diffusion moléculaire permet une […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aeronomie/#i_20339

ATMOSPHÈRE - Thermodynamique

  • Écrit par 
  • Christian PERRIN DE BRICHAMBAUT
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Dans le chapitre « Effets de la rugosité du sol et de l'orographie »  : […] qu'une particule d'air se déplace, surtout au voisinage du sol, les phénomènes de turbulence interviennent pour accroître les possibilités de mélange et de diffusion. Toutes les échelles peuvent être envisagées, depuis les microturbulences liées au sillage aérodynamique d'un brin d'herbe jusqu'aux vastes tourbillons thermoconvectifs générateurs […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-thermodynamique/#i_20339

BERGÉ PIERRE (1934-1997)

  • Écrit par 
  • Louis BOYER, 
  • Monique DUBOIS-GANCE, 
  • Yves POMEAU
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l'ont conduit à des premières expérimentales. Dans une continuité logique, il aborda le domaine de la turbulence. Après 1975, le concept de chaos déterministe commençait à être connu des physiciens. Bergé a pressenti les conditions expérimentales les plus favorables pour le mettre en évidence. Avec ses collaborateurs, il découvrit ainsi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pierre-berge/#i_20339

CHAOS DÉTERMINISTE THÉORIE DU

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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L'article « Sur la nature de la turbulence », publié en 1971 dans la revue Communications in Mathematical Physics, marque les débuts de la théorie du chaos déterministe. Le physicien belge David Ruelle et le mathématicien néerlandais Floris Takens y développent une vision nouvelle de la turbulence. Ils y […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-du-chaos-deterministe/#i_20339

DÉRIVÉES PARTIELLES (ÉQUATIONS AUX)  - Équations non linéaires

  • Écrit par 
  • Claude BARDOS
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Dans le chapitre « Les équations de Navier-Stokes »  : […] mathématiques concernant les équations de Navier-Stokes sont reliés à différentes interprétations de la notion de turbulence. Lorsqu'on augmente expérimentalement le nombre de Reynolds d'un fluide (par exemple en augmentant les forces extérieures ou la vitesse des parois du récipient du fluide, ce qui par un changement d'inconnues se ramène à un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/derivees-partielles-equations-aux-equations-non-lineaires/#i_20339

ÉNERGIES RENOUVELABLES

  • Écrit par 
  • Bernard CHABOT
  •  • 18 510 mots
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Dans le chapitre « La technologie des aérogénérateurs »  : […] atteint le « décrochement aérodynamique » : les filets d'air ne glissent plus sur l'extrados de la pale mais y créent des turbulences ; de ce fait, Cz diminue brusquement, alors que Cx augmente. On a donc une baisse brutale du rendement énergétique de la pale, phénomène qui a pu être utilisé pour réguler la puissance de l'aérogénérateur à un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energies-renouvelables/#i_20339

EXOPLANÈTES - Méthodes de détection

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  • Anne-Marie LAGRANGE
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Dans le chapitre « L’imagerie, méthode directe  »  : […] (appelée seeing). Cette dernière est d’autant plus étendue que la turbulence est importante, s’étalant bien au-delà des positions des exoplanètes à détecter. Vue de loin, la lumière d’une exoplanète semblable à Jupiter étant plusieurs millions de fois plus faible que celle de son étoile – une exoplanète comparable à la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/exoplanetes/#i_20339

FLUIDE, physique

  • Écrit par 
  • Étienne GUYON
  •  • 1 356 mots

Dans le chapitre « Viscosité »  : […] qu'une étude quantitative en soit menée. La raison de ce décalage dans le temps est que, lorsque la vitesse est assez élevée, les forces de frottement fluide qui, dans un tube, se traduisent par la perte de charge (chute de pression par unité de longueur) sont principalement dues à la turbulence : la viscosité n'intervient qu'indirectement. Le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fluide-physique/#i_20339

FLUIDES MÉCANIQUE DES

  • Écrit par 
  • Jean-François DEVILLERS, 
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Dans le chapitre « Couches limites turbulentes »  : […] Lorsque la turbulence est établie, les équations de Navier-Stokes demeurent valables pour décrire le mouvement instantané du fluide au sein de la couche limite, mais la résolution du problème devient impossible, du fait du caractère aléatoire des fluctuations de toutes les grandeurs physiques. C'est à Osborn Reynolds que […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanique-des-fluides/#i_20339

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Dans le chapitre « Dynamique qualitative et TCG »  : […] , etc. Mais il inclut également les travaux profonds et extensifs effectués sur la turbulence à partir de l'hypothèse de Ruelle-Takens. On commence à bien connaître la structure « chaotique » des « attracteurs étranges » que peuvent présenter génériquement les systèmes dynamiques généraux, et on peut les utiliser comme […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/forme/#i_20339

HYDRAULIQUE

  • Écrit par 
  • Pierre CORMAULT
  •  • 4 244 mots
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KOLMOGOROV ANDREÏ NIKOLAÏEVITCH (1903-1987)

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Dans le chapitre « Mathématiques appliquées »  : […] de Hilbert (de dimension infinie) et a développé les bases théoriques correspondantes. Dans une série d'articles publiés dans les années 1939-1940, il met sur pied un corpus théorique solide permettant une description statistique des fluctuations à petites échelles de la turbulence. Les spécialistes la nomment la théorie K41 ; elle repose […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/andrei-nikolaievitch-kolmogorov/#i_20339

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  • Écrit par 
  • Patrick MORA
  •  • 7 680 mots
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Dans le chapitre «  Instabilités et turbulence dans les plasmas »  : […] être de même le siège de nombreux phénomènes instables, conduisant éventuellement à une turbulence développée. L'existence d'un grand nombre de types d'ondes dans les plasmas y rend possible des formes très variées d'instabilités et de turbulence. Les instabilités qui se développent dans un plasma sont toujours le résultat d'une situation hors […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/#i_20339

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  • Claude ROIESNEL
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Dans le chapitre « Vers la soufflerie numérique ? »  : […] en compte les très lentes fluctuations temporelles (basses fréquences) de l’écoulement, mais pas les fluctuations temporelles rapides (hautes fréquences), qui concernent le régime turbulent de couche limite. Ce régime, le plus souvent rencontré dans la réalité, est modélisé dans ces codes au moyen d’une équation qui n’est pas universelle mais qui […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/souffleries/#i_20339

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  • Georges DHONNEUR
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Pour citer l’article

Michel COANTIC, Fabien ANSELMET, Gérard TAVERA, « TURBULENCE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/turbulence/