Turbulence géophysique - Faculté des Sciences d`Orsay

Turbulence géophysique …
en laboratoire Frédéric Moisy, C. Morize,
Tan Guangkun, Marc Rabaud,
J. Sommeria
9ème colloque pluridisciplinaire d’Orsay, 20 mars 2008

Les écoulements naturels :
turbulence et rotation
- Astrophysique (galaxies, disques
d’accrétion)
- Océanographie et météorologie
- Géophysique interne (océan de magma,
effet dynamo)

Inertie nulle Inertie modérée Inertie forte
Nombre de Reynolds : Re = U L / ν
= Temps visqueux (L2/ ν ) / Temps inertiel (L/U)
“laminaire”
(Re << 1)
“instable”
(Re ~ 1)
“turbulent”
(Re >> 1)
(Video CD-ROM MFM)
Osborne Reynolds
Ingénieur anglais (1842 - 1912)
1) La turbulence …

Dispersion polluant (fort mélange)
Sillage turbulent (forte dissipation d’énergie)
Toute une hiérarchie de
structures …
Turbulence 3D : E(k) ~ k-5/3
Re ≈ 106
Re ≈ 108 à 1012

La cascade d’énergie = étirement tourbillonnaire
Conservation du moment cinétique : J = ρ r 2 ω = cste
Etirement tourbillonnaire : ω’ = ω ( r / r ’ )2
Energie cinétique : Ec’ = 1/2 ρ r ’ 2 ω ’ 2 = Ec ( r / r ’ )2
r’ < r ⇒ ω’ > ω et Ec’ > Ec !