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La rencontre annuelleannuelle des spécialistes de dynamique des fluides de la Société américaine de physique est toujours l'occasion pour ces experts de partager quelques-unes des images extraordinaires qu'ils ont pu capturer au cours de l'année. Futura vous propose de découvrir ici cinq d'entre elles. Les autres sont accessibles via la Gallery of Fluid Motion, comprenez la galerie des mouvements de fluides.
Les caprices des écoulements de peinture
Écoulements de peinture © Utah State University
Une équipe de chercheurs -- essentiellement issus de la Utah State University (États-Unis) -- s'est « amusée » à verser de la peinture de différentes couleurs du haut d'une colonne rectangulaire. Les tâches successives, d'abord circulaires, prennent ensuite une forme rectangulaire elles aussi. La plus grande partie de la peinture se déverse le long de la colonne, mais l'historique des couleurs versées reste imprimé aux coins de celle-ci.
Pour des colonnes d'une dizaine de centimètres de haut, le motif obtenu au pied de celle-ci est le miroir de celui que l'on peut observer au-dessus. Pour des colonnes plus hautes -- quelque 36 centimètres --, les motifs se révèlent plus complexes du fait de l'apparition de déformations visqueuses et de turbulences.
À propos de la dynamique de formation des planètes
Métal liquide dans un fluide © Université d'Aix-Marseille
Des chercheurs français de l'université d'Aix-Marseille ont étudié le comportement d'un métal liquide lorsque celui-ci tombe dans des fluides de viscosités variables. Leur objectif : mieux comprendre la dynamique de la formation planétaire.
Lors de la formation de la Terre, les silicatessilicates et le ferfer -- qui sont les composants essentiels des planètes du type terrestre -- se présentaient en effet sous une forme fluide et non misciblemiscible. De densité plus élevée, le fer en a formé le noyau. Les silicates ont migré vers son enveloppe extérieure. Mais des impacts avec des corps célestes ont provoqué des échanges de chaleurchaleur et de radioéléments entre les deux formations retournées à l'état de fluides. Et ces phases influencent grandement l'évolution de notre planète.
Quand éclatent les bulles de savon
Éclatement de bulles de savon © Imperial College London
Même si les bulles de savon font partie intégrante de notre quotidien, les physiciensphysiciens ne parviennent toujours pas à comprendre dans leur ensemble, les mécanismes qui gouvernent leur formation et leur évolution. Des chercheurs de l'Imperial College London (Royaume-Uni) se sont penchés sur les secondes qui précèdent leur éclatement.
Ici, la partie colorée à droite correspond à un film mince de savon s'écoulant sous l'action de la gravitégravité. Le côté sombre correspond à un film encore plus mince dans lequel se forment peu à peu de petits trous d'airair qui se rassemblent, grossissent et s'étendent rapidement -- d'abord sous l'effet de la diffusiondiffusion puis de la convectionconvection -- avant rupture de la bulle.
Une corde ? Non, du miel !
Écoulement de miel © New Mexico Tech
Des chercheurs de la New Mexico Tech (États-Unis) se sont intéressés aux écoulements stables et transitoires de divers fluides.
Ici, une vidéo de la façon dont le miel s'écoule, presque à la manière d'une corde. Grâce à la vidéo grande vitessevitesse, et en faisant varier hauteur de chute et vitesse d'écoulement, les physiciens ont pu détailler leurs observations. Le régime d'écoulement montré ici correspond à un régime gravitationnel tendant vers l'inertiel. Il est obtenu avec une vitesse d'écoulement relativement faible et une hauteur de déversement relativement élevée.
Ondes de choc et conséquences
Ondes de choc dans l'eau © École polytechnique fédérale de Lausanne
Des chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse) et de la University of Western Australia ont observé les ondes de choc induites par l'expansion et l'effondrementeffondrement de bulles de cavitationcavitation, ici dans de l'eau. Le mécanisme d'émissionémission des ondes se complexifie avec la déformation de la bulle préalable à l'effondrement. Ces travaux pourraient notamment servir à améliorer les turbines hydrauliques. Car les bulles de cavitation sont réputées être responsables de certains de leurs défauts.
