Séminaire LMFA -L’instabilité turbulente de Faraday pour des fluides miscibles - Simulations numériques et expériences

Durant ce séminaire, je présenterai en trois parties les premiers résultats obtenus lors de mon post-doctorat que j’effectue en partenariat avec le CEA, au CMLA à Cachan, sur la simulation numérique de l’instabilité de Faraday. Cette instabilité est connue depuis près de deux siècles, mais les développements analytiques sont relativement récents : lorsqu’une interface entre deux fluides non miscibles est excitée périodiquement par un forçage vertical, des structures fascinantes et organisées se développent. Dans notre cas, on s’intéresse au cas de deux fluides miscibles, et on s’attache à prédire la taille finale de la zone de mélange turbulente. Une prédiction a été récemment proposée et validée numériquement sur une large gamme de paramètres. A l’aide du super-calculateur COBALT du CEA, on souhaite valider de nouveau cette prédiction avec une meilleure résolution, et à capturer la transition de l’instabilité entre des régimes harmonique et sousharmonique : je parlerai de l’anisotropie et de la turbulence dans ces deux régimes. Ensuite, on détermine les efficacités de mélange - ce qui est un véritable challenge dans la communauté "mélange turbulent" - en se basant sur les concepts de "profils triés" et "background potential energy". Nous avons également passé quatre semaines de campagne expérimentale chez GTT, où nous avons pu valider nos prédictions, en analysant l’instabilité dans des réservoirs beaucoup plus grands que ceux utilisés jusqu’à présent dans la littérature. Enfin, je vous présenterai un cas original où le forçage n’est plus vertical mais horizontal, ce qui crée un fort cisaillement oscillant à l’interface, et permet à des structures très intéressantes et robustes de se développer. Les mécanismes sont beaucoup plus complexes, mais nous avons pu néanmoins proposer une nouvelle prédiction théorique qui s’avère très pertinente.