08 août : Fluides et tourbillons
     
 

 

Conférencier :
Marcel Lesieur


Professeur Classe Exceptionnelle II à l'Institut National Polytechnique de Grenoble.

Diplômes :
Ancien élève de l'École Polytechnique, Doctorat de 3ème cycle, Doctorat d'État de Physique.

Biographie :
Né le 12 juillet 1945 à Poitiers.
- 1997 : Professeur Classe Exceptionnelle II.
- 1992 : Professeur Classe Exceptionnelle.
- 1983 : Professeur de Première Classe à Grenoble.
- 1982-1983 : Associate Professor of Aerospace Engineering, à l'USC-Los Angeles.
- 1976 : Maître de conférences à l'Institut National Polytechnique de Grenoble (École d'Hydraulique) ; Créé une équipe de recherches sur la Modélisation et la Simulation numérique de la Turbulence (équipe MOST) à l'Institut de Mécanique de Grenoble.
- 1975 : Chargé de recherche au
CNRS.
- 1970 : Attaché de recherche au CNRS.

Spécialités :
Les travaux de Marcel Lesieur portent sur les modèles stochastiques de la turbulence, la simulation des grandes échelles et la dynamique tourbillonnaire, appliqués à la turbulence isotrope (tri- et bidimensionnelle), les zones de mélange, les couches limites, et les écoulements tournants, stratifiés ou hypersoniques. Les modèles sous-maille développés dans l'équipe MOST ont été utilisés avec succès dans de nombreux programmes de développement industriel des secteurs suivants : aérospatial (navette Hermès, avion Rafale, moteurs d'Ariane V), automobile et ferroviaire, thermohydraulique nucléaire, ainsi qu'en dynamique atmosphérique et océanique.

Associations :
Membre senior de l'Institut Universitaire de France ; Responsable du groupement scientifique et technique " Mécanique des Fluides et Turbulence " de l'Association Française de Mécanique (AFM).

Prix :
- Prix Nobel de Physiologie ou Médecine (conjointement avec André Lwoff et Jacques Monod) en 1965.
- Prix Charles Léopold Mayer de l'Académie des Sciences en 1962.

Publications :
Marcel Lesieur est auteur ou co-auteur d'une centaine de publications dans des journaux internationaux à comité de lecture.
Turbulence in Fluids
(Kluwer, 3ème édition, 1997), La turbulence (Presses Universitaires de Grenoble, 1994).
Il a été le principal coordinateur de deux livres : Computational Fluid Dynamics (Ecole d'été des Houches, 1993, Elsevier), Turbulence et Déterminisme (Presses Universitaires de Grenoble, 1998).

 
 
 

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Les récents ouragans sur la France nous ont brutalement rappelé l'importance des fluides tels que l'air et l'eau. L'air fait voler les avions, pousse les voiles, actionne les éoliennes, dévie les ballons de football dans les buts. L'eau est partout, et indispensable. D'autres fluides tels que le sang sont tout aussi essentiels pour la vie.

Tous ces fluides obéissent aux lois de la mécanique classique de Newton. Ils sont très instables: dans le sillage d'un obstacle (sur une automobile, un TGV, un avion ou un navire), les différences de vitesse engendrent de magnifiques tourbillons en spirale, qui, tels des vagues sur l'océan, déferlent en turbulence. Cette turbulence est bien décrite à petite échelle par la fameuse " cascade de Kolmogorov ", où les différences de vitesse entre deux points sont proportionnelles à la puissance un tiers de leur distance. La turbulence est en fait considérée comme un des derniers grands problèmes non résolus de la physique moderne.

A l'heure où les biologistes élucident la structure du génome humain, des progrès décisifs sur la structure de la turbulence et des tourbillons qui la composent ont pu être faits par la résolution numérique sur super-calculateur scientifique des équations du mouvement. Un traitement d'image performant permet de visualiser les tourbillons et de suivre leur évolution. Une avancée considérable a en particulier été faite grâce au concept de " simulation des grandes échelles ", où les fluctuations à petite échelle sont éliminées et modélisées par une viscosité turbulente intelligente. On montre des exemples de ces simulations réalisées à Grenoble (par " viscosités spectrale "), avec les anneaux-vortex (responsables des ronds de fumée) dans un jet, et les tourbillons en arche au voisinage d'une paroi et sur une cavité. La simulation numérique est un outil très précieux pour le contrôle de la turbulence en aérodynamique, acoustique, combustion et pollution.

On termine par une application météorologique très importante concernant les ouragans des 26 et 28 Décembre 1999. Dans ce cas, les tourbillons résultent d'un couplage très subtil et terriblement efficace entre mécanique des fluides et thermodynamique.