Etude expérimentale de la turbulence intégrable en eau peu profonde

Experimental study of integrable turbulence in shallow water

• Auteur / Autrice : Ivan Redor
• Direction : Nicolas Mordant, Eric Barthélémy, Hervé Michallet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, procédés, énergétique
• Date : Soutenance le 19/09/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Michel Benoit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Dauxois, Stéphane Randoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solitons

Korteweg-de Vries, Équation de

Ondes de gravité

Sciences -- Expériences

Mots clés libres

Expériences

Turbulence intégrable

Pist

KdV

Eau peu profonde

Gaz de solitons

Experiments

Integrable turbulence

Pist

KdV

Shallow water

Soliton gas

Résumé

La turbulence d'onde est un état statistique impliquant un grand nombre d'ondes couplées par effet non linéaire. Cet état générique est potentiellement décrit, dans la limite de faible non linéarité, par la théorie de la turbulence faible. Cette théorie prédit un phénoménologie proche de celle de la turbulence hydrodynamique avec en particulier une cascade d'énergie au travers des échelles. La thèse de doctorat se concentrera sur le cas d'ondes de gravité-capillarité à la surface d'un fluide dans la limite des grandes longueurs d'onde. Ce système est potentiellement représentatif d'états de mer lorsque la houle est développée. Des expériences seront menées dans le canal à Houle 1D de 36m du LEGI. Le cas des ondes unidirectionnelles est assez particulier dans le cadre général de la théorie de la turbulence faible. En effet il est prédit que la turbulence faible est instable dans ces conditions et que l'on devrait observer plutôt l'apparence de structures cohérentes de type soliton. Au cours de cette thèse, on testera différentes conditions de forçage pour tester les prédictions théoriques concernant les cascades d'énergie et de quantité de mouvement. On sortira également du cadre strict de la théorie pour étudier des régimes de forçage fort ou de faible profondeu

In the present PhD program, we will focus on the case of 1D surface gravity waves. This situation is related to the case of the swell observed in the ocean that shows usually a quasi unidirectional propagation. Wave turbulence in 1D shows fundamental particularities that are somewhat exotic depending on whetherthe wave propagation is uni or bi directional. Energy can cascade towards small scales or in contrast to large scales;weak turbulence can become unstable and lead to formation of solitons... Wave turbulence in 1D is a potentially veryrich framework related to oceanic issues.During this PhD, the graduatestudent will have to setup experiments in the 1D wave flume of theLEGI. This flume is 36 m long and it is currently used to study the sedimentdynamics in the vicinity of the shore(see picture). The student willdevelop a new scheme to generate and control the waves and a 2Dimagingsystem to record the free surface displacementin a way that isresolved both in time and space. For control purposes, additional ultrasoniclocal measurements of the surface displacement will be performed. Itwill then be possible to study in a very fine way, the weak or strong non-linearcouplings between waves, and perform advanced comparisons betweentheory and experiments. The student will also be associated to the otherstudies of the WATU project, in particular to share the measurement and data analysis techniques and so that to compare results among various configurations.