Nous sommes aujourd'hui habitués à voir des avions passer au dessus de nos têtes, si bien qu'on ne prend plus vraiment le temps de les observer. Pourtant, la forme des avions, et plus particulièrement la forme de leurs ailes, a significativement évolué avec les progrès des sciences et des techniques. Voyons ce qui motive ces évolutions et comment mathématique et informatique se combinent aujourd'hui pour concevoir les avions de demain.
Mot(s) clés libre(s) : aérodynamisme, performance, algorithme optimisation, équation Navier-Stokes, maillage

La dynamique des fluides est un sujet qui s'applique largement : en biologie, en géophysique et en astrophysique, en océanographie et en météorologie, ainsi qu'en génies chimique, nucléaire, aéronautique, hydraulique et en écologie. Dans tous ces contextes, le fluide, qui est soit en phase liquide, soit gazeuse, soit sous forme de plasma (gaz ionisé), est traité comme un milieu continu représenté par les champs de densité, de pression et de vitesse satisfaisant la fameuse équation de Navier-Stokes. Cette équation décrit des phénomènes se produisant sur une très grande gamme d'échelles de longueur, allant de l'échelle ‘sub-micron' des phénomènes biologiques à un extrême, jusqu'à l'échelle ‘super-parsec' des phénomènes cosmologiques et astrophysiques à l'autre. Nous présenterons un point de vue sur ces phénomènes et discuterons en particulier l'effet dynamo, qui correspond à l'auto-excitation du champ géomagnétique due aux mouvements se produisant dans le noyau liquide terrestre, problème classique pour lequel des progrès remarquables ont été réalisés depuis ces cinq dernières décennies. Deux aspects de ce problème peuvent être illustrés par des phénomènes analogues, mais plus simples, provenant de la dynamique des corps rigides. Tout d'abord, l'auto-excitation d'un champ magnétique dans un fluide conducteur est associée à la chiralité de l'écoulement turbulent, propriété que possède le ‘rattleback', toupie asymétrique qui présente un curieux comportement quand on la fait tourner sur une table. Nous montrerons ensuite que l'instabilité dynamo est dissipatrice par nature, car il faut de la dissipation par effet Joule pour permettre l'intensification du champ magnétique, ceci sur l'échelle du temps de dissipation qui est de l'ordre de 10,000 ans dans le contexte terrestre. L'instabilité dissipatrice peut être illustrée par le phénomène familier de ‘l'oeuf montant'. La conférence sera agrémentée par quelques démonstrations simples de ce genre d'instabilités.
Mot(s) clés libre(s) : dynamique des fluides, écoulement, effet dynamo, équation de Navier-Stokes, fluide en mouvement, hélicité, inertie, milieu continu, nombre de Reynolds, tourbillon, turbulence, viscosité, vorticité

Cinq siècles après les travaux de Léonard de Vinci sur le contrôle des tourbillons et de leur effet dans la rivière Arno, le sujet n'est toujours pas clos. Au XXème siècle ce sont d'abord les innombrables applications pratiques (par exemple dans le domaine de l'aéronautique) qui ont été le moteur d'un progrès qui se concrétisait plutôt par le développement de modèles empiriques que par de véritables percées fondamentales. A partir de 1940, grâce en particulier au mathématicien russe Andrei Nikolaevich Kolmogorov, une véritable théorie a été proposée. Elle s'est révélée à la fois féconde en applications (en modélisation pour l'ingénieur) et pas tout à fait correcte : la théorie de Kolmogorov est invariante d'échelle (auto-similaire) alors que dans la réalité cette invariance d'échelle est brisée (un peu comme l'homogénéité de l'Univers est brisée par la présence de galaxies, d'étoiles, de cristaux, d'êtres vivants, etc.). on commence seulement depuis peu à comprendre le mécanisme physique et mathématique de cette brisure. Une véritable théorie de la turbulence pourrait naître dans les prochaines années.
Mot(s) clés libre(s) : écoulement laminaire, équation de Navier-Stokes, fluide en mouvement, forces de viscosité, mouvement brownien, nombre de Reynolds, théorie de Kolmogorov, théorie du chaos, tourbillon, transition, turbulence

Une incursion dans le domaine de la recherche scientifique et du rôle joué en ce domaine par les méthodes numériques. Le reportage s'articule autour de trois chercheurs de l'INRIA-Lille, une femme et deux hommes, dans leur vie professionnelle mais aussi, accessoirement, dans leur vie privée, histoire de rappeler que les chercheurs sont des humains comme les autres, aussi responsables de familles, mélomanes praticiens, etc. Le problème de départ est un problème de mécanique des fluides et de l'équation de Navier-Stokes : comment coupler deux méthodes numériques pour calculer simultanément la densité et la vitesse d'un fluide ? Autrement dit, trouver une méthode globale pour résoudre l'ensemble de deux équations de nature différente, l'équation de la masse et celle de la conservation de la quantité de mouvement. La méthode de résolution fait appel au maillage ou partition du domaine de calcul en plusieurs petits éléments, et débouche sur la notion de maillage non structuré. Le reportage souligne le rôle de la recherche bibliographique pour déblayer le terrain en rassemblant les données disponibles relatives à la question abordée, et l'importance des publications. il met aussi en évidence le rôle de l'ingénieur informaticien auquel est confié la reproduction de l'écoulement sur un ordinateur.
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