Thèse soutenue

Effets de grande échelle en turbulence
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Auteur / Autrice : Alexandre Cameron
Direction : Marc-Étienne BrachetAlexandros Alexakis
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 07/07/2017
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique statistique de l'École normale supérieure (Paris)
établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
Jury : Président / Présidente : Jérémie Bec
Examinateurs / Examinatrices : Marc-Étienne Brachet, Alexandros Alexakis, Jérémie Bec, Hélène Politano, Alain Pumir, Sergey Nazarenko
Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Politano, Alain Pumir

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Ce manuscrit décrit comment les champs de vitesses solutions de l'équation de Navier-Stokes se comportent à grande échelle pour un forçage à petite échelle. Il analyse aussi le comportement à grande échelle des champs magnétiques solutions de l'équation d'induction cinématique lorsque le champs de vitesse est de petite échelle. Les résultats présentés ont été obtenus à l'aide de simulations numériques directes utilisant des algorithmes pseudo-spectraux des équations non modifiées ou avec un développement utilisant la méthode Floquet. Dans le cadre hydrodynamique, les simulations utilisant la méthode de Floquet permettent de retrouver les résultats de l'effet AKA à bas Reynolds et de les étendre pour des Reynolds d'ordre un. Elles permettent aussi d'étudier des écoulements AKA-stable et de mettre en évidence une autre instabilité pouvant être interprétée comme un effet de viscosité négative. Dans le cadre magnétique, l'effet alpha est observé sur une gamme de séparation d'échelle dépassant par plusieurs ordres de grandeur les autres résultats connus. Il est aussi montré que le taux de croissance de l'instabilité devient indépendant de la séparation d'échelle une fois que le champs magnétique est destabilisé dans ses petites échelles. Le spectre d'énergie et le temps du corrélation d'équilibre absolu solution de l'équation d'Euler tronquée sont présentés. Un nouveau régime où le temps de corrélation est régit par l’hélicité est mis en évidence. Ces résultats sont aussi comparés à ceux des modes de grande échelle de solutions de l'équation de Navier-Stokes forcée dans les petites échelles. Ils montrent que le temps de corrélation croit avec l'hélicité.