Résumé:

Les anneaux tourbillonnaires (AT) sont des structures toroidales de vorticité qui se forment naturellement dans les sillages d’objets ou lors d’éjection de fluide (jet impulsif). Ces tourbillons dominent ainsi la dynamique de nombreux écoulements et sont observés dans des environnements variés. De part leur topologie, les AT ont la propriété de se propager dès lors qu’ils sont créés. Ils transportent alors le fluide qui les compose le long de leur trajectoire. Cela leur confère un pouvoir d’agitation et de mélange dans des zones éloignées de leur lieu de génération. A l’occasion de ce séminaire je présenterai des études que nous avons menées à l’IMFT sur des AT évoluant dans des milieux (i) stratifiés en densité et (ii) rhéofluidifiants viscoélastiques.

(i) De nombreux écoulements sont stratifiés en densité. Par exemple, l’océan et l’atmosphère sont stratifiés en salinité et/ou en température et donc en densité. Lorsqu’un AT pénètre une stratification, les isopycnes se déforment et de la vorticité secondaire barocline est générée. La vorticité primaire, transportée par l’AT, va alors se réorganiser avec la vorticité secondaire. Concernant la dynamique du milieu support, des ondes de gravité sont forcées par l’impact de l’AT et il résulte des interactions fortes entre les ondes générées et la structure tourbillonnaire propagative.

(ii) De nombreux écoulements mettent en jeu des fluides ayant une rhéologie non-newtonienne. On peut citer par exemple le manteau terrestre et la plupart des fluides utilisés dans l’industrie agroalimentaire. Nous nous sommes intéressés à la dynamique singulière d’un AT dans un fluide viscoélastique. En particulier, nous essayons de comprendre les mécanismes menant au « rebond » de la structure tourbillonnaire en milieu infini, i.e., sans présence de paroi solide.