turbulence.

turbulence. n.f. PHYSIQUE : évolution spatiale et temporelle d'un phénomène caractérisée par l'absence d'ordre, la coexistence d'échelles très différentes et l'impossibilité d'une reproduction ou d'une prévision détaillée. Le comportement turbulent est commun à des phénomènes très variés, tels les écoulements atmosphériques, certaines réactions chimiques et le mouvement d'une boussole soumise à un champ magnétique fixe et à un champ tournant. L'apparition de la turbulence correspond à une modification qualitative de la nature du mouvement. Un écoulement laminaire, pour lequel toutes les couches de liquide ont des vitesses parallèles, devient turbulent lorsque se forment diverses structures telles que des tourbillons et des noeuds, de grande et de petite échelle, qui coexistent avec des zones restant laminaires. Un ou plusieurs paramètres gouvernent l'évolution « chaotique » d'un système vers la turbulence. Pour une circulation d'eau, c'est le débit qui contrôle le type de l'écoulement. Lorsque celui-ci augmente, la transition d'un état de repos vers le régime turbulent s'effectue généralement en passant par divers états ordonnés de complexité croissante. Le passage d'un état à l'autre, appelé bifurcation, apparaît de façon soudaine. Cependant, des systèmes se trouvant dans des états initiaux voisins évoluent dans le temps de manière totalement différente. Les systèmes chaotiques sont en effet extrêmement sensibles aux conditions initiales. Les différentes explications. D'un point de vue théorique, l'existence des écoulements turbulents résulte de la nonlinéarité des équations qui gouvernent le mouvement (équations de Navier-Stokes). Jusqu'aux années soixante-dix, la turbulence était associée au grand nombre de degrés de liberté dynamiques que peut prendre un système (théorie de Landau). Chaque apport d'énergie déclenche l'apparition d'une nouvelle fréquence de résonance incommensurable avec les précédentes et correspondant au nouveau degré de liberté exploré. Cette tentative d'explication, qui attribue l'origine de la turbulence à une perturbation extérieure au système, ne rend pas compte de la sensibilité aux conditions initiales. D'autre part, la montée progressive de la complexité n'est que très rarement observée. En disposant, par exemple, un liquide entre deux cylindres dont l'un est fixe et dont l'autre tourne à une vitesse croissante, la première transition turbulente, observée à une fréquence bien définie, n'est suivie que d'une transition brutale vers le chaos. L'explication de Landau est aujourd'hui abandonnée au profit d'une approche (théorie de Ruelle-Takens) qui associe le comportement chaotique à un phénomène intrinsèque des systèmes dynamiques. Un comportement chaotique peut en effet apparaître dans des systèmes déterministes et composés d'un petit nombre de variables dynamiques : trois mouvements indépendants engendrent toute la complexité de la turbulence. Dans ce nouveau cadre, la turbulence est caractérisée par un « attracteur étrange ». En effet, la connaissance complète d'un système dynamique se réduit à un point du diagramme position-vitesse (espace des phases). Un attracteur est le lieu de cet espace vers lequel un système tend à se stabiliser. Pour un pendule freiné dans son oscillation, ce lieu de stabilité est un point de vitesse nulle et de position fixe. Quand l'oscillation d'un pendule est entretenue, l'attracteur décrit lors du mouvement possède un cycle limite qui est un cercle. Un attracteur étrange est au contraire non périodique, car un système turbulent ne se retrouve jamais dans le même état. Pour décrire toutes les fréquences de vibration produites par la turbulence, la géométrie d'un « attracteur étrange » doit avoir une longueur infinie tout en restant confinée dans un espace fini : en d'autres termes, cette géométrie doit être fractale. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats chaos - 2.PHYSIQUE frottement hydrodynamique Landau Lev Davidovitch mélangeur molécules interstellaires physique - La physique au XXe siècle - La physique à la fin du XXe siècle Les livres physique - effet de turbulence, page 3890, volume 7 physique - turbulence dans un fluide, page 3893, volume 7