La dynamique des fluides offre parfois de bien belles images comme ici, une dispersion de peinture dans de l’eau. © ADA_photo, Shutterstock

Sciences

Dynamique des fluides : 5 images de toute beauté

ActualitéClassé sous :physique , dynamique des fluides , écoulement de peinture

Chaque année, les spécialistes de dynamique des fluides de la Société américaine de physique se réunissent pour livrer les plus marquantes de leurs découvertes. Et pour notre plaisir, les plus belles de leurs images aussi. Une rencontre à la limite entre l'art et la science.

La rencontre annuelle 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 silicates et le fer — qui sont les composants essentiels des planètes du type terrestre — se présentaient en effet sous une forme fluide et non miscible. 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 chaleur 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 physiciens 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 gravité. Le côté sombre correspond à un film encore plus mince dans lequel se forment peu à peu de petits trous d'air qui se rassemblent, grossissent et s'étendent rapidement — d'abord sous l'effet de la diffusion puis de la convection — 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 vitesse, 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'effondrement de bulles de cavitation, ici dans de l'eau. Le mécanisme d'émission 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.

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