Date dinscription janvier 2008 Âge 67 Messages 9 734
18ème Rencontre SMAI Math-Industrie Big-Data et Assurances, à Paris-44 rencontre du non-linéaire Propriétés spatio-temporelles de la Turbulence d ondes capillaires Michael Berhanu Eric Falcon Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, MSC, UMR 7057 CNRS Paris, France Résumé. La turbulence d ondes étudie les propriétés statistiques d un ensemble d ondes en interaction non linéaire. Les ondes à la surface d un fluide constituent l archétype de ce phénomène pouvant être traité analytiquement dans le cas faiblement non linéaire. Une difficulté expérimentale repose dans la nécessité d utiliser une mesure du champ d ondes simultanément dans l espace bidimensionnel et dans l espace temporel. Récemment Herbert et al. Ont caractérisé la turbulence d ondes de gravité en utilisant une méthode optique Profilométrie par Transformée de Fourier. Ici l utilisation d une autre méthode optique Diffusing Light Photography associée à une caméra rapide nous permet d atteindre une meilleure résolution spatiale et de caractériser les propriétés spatio-temporelles de la Turbulence d ondes capillaires. On obtient la relation de dispersion des ondes capillaires ainsi que le spectre de hauteur de vagues à la fois en fonction du nombre d onde k et de la pulsation ω. Les propriétés statistiques sont extraites et analysées dans le but d évaluer la validité des théories faiblement non-linéaire. Enfin comme cette technique n est pas limitée aux faibles amplitudes de déformation de la surface, nous pouvons aussi étudier la création de vagues capillaires parasites au sommet des vagues raides de gravité et déterminer l influence de ces structures sur la Turbulence d ondes Abstract. Wave Turbulence concerns the study of the statistical properties of a set of numerous nonlinear interacting waves. The archetype of this phenomenon are waves on the surface of a fluid. Analytical predictions can be brought in the weakly nonlinear case. One of the challenge of Wave Turbulence is to reach a simultaneous 2D-space and time measurement of the wave amplitude that goes further than usual spatially localized ones. Recently, Herbert et al. Performs this measurement for gravity wave turbulence using an optical method Fourier Transform Profilometry. Here, we used another optical technique Diffusing Light Photography with a fast camera, to reach a better spatial resolution that allows us to investigate spatio-temporal statistics of capillary wave turbulence. Dispersion relations of capillary waves are obtained as well as the full spectrum of wave amplitude both in the k and ω spaces. Statistical properties are extracted and analysed in order to test the validity of Weak Turbulence Theory. Moreover, as this technique is not limited to small amplitudes of surface deformation, we can observe appearance of small capillary waves on steep gravity waves, and to check the impact of this gravity to capillary conversion on Wave Turbulence. 1 Introduction La Turbulence d ondes se réfère aux états hors-équilibre, statistiquement stationnaires, d un ensemble d ondes en interaction non linéaire. Si ces interactions sont suffisamment intenses une cascade turbulente apparaît transférant l énergie d une échelle d injection à une échelle de dissipation. Ce phénomène analogue à la turbulence de l équation de Navier-Stokes, présente l intérêt d être abordable analytiquement de manière exacte dans le cas faiblement non-linéaire 1,2 et ainsi de clarifier de manière plus générale le concept de Turbulence. Cet intérêt fondamental a succité ces dernières années plusieurs expériences discutant de la pertinence de l approche théorique, particulièrement dans le cas des ondes à la surface d un fluide 1. Par exemple des mesures locales au moyen d une sonde capacitive ont ainsi pu montrer que les spectres de puissance temporels de hauteur de vague vérifient une loi de puissance en accord avec la prédiction théorique pour les ondes capillaires 3. En revanche pour les ondes de gravité l exposant dépend de l intensité du for age en désaccord avec la théorie. Pour aller plus loin et accéder aux mécanismes intimes de la turbulence, il s avère nécessaire de connaître le champ de vagues à la fois en espace et en temps. Or la mesure de la topographie d une c Non Linéaire Publications, Avenue de l Université, BP 12, Saint-Etienne du Rouvray cedex 202. Talamelli A, Fransson J, Brandt L. Et Cossu C. Experimental analysis of the evolution of steady disturbances in a flat plate boundary layer. In: Atti del XVII Congresso Nazionale dellAssociazione Italiana di Aeronautica e Astronautica, Rome, Italie, 15-19 septembre 2003. 170 FD f l N Experiments Washboard road, instabilité de tôle ondulée M M kg kg Figure 2. Force de portance f l en fonction de la masse de sable transporté M pour un angle de 45 et les vitesses suivantes : v0.1 m.s 1, v0.5 m.s 1, v1 m.s 1 dépendre de ẏ. On peut enfin faire l hypothèse que h et y jouent des rôles symétriques. Ainsi, au premier ordre linéaire on obtient l expression suivante pour la force de portance : f l µm g βṁ αẏ ḣ 2 où α and β sont deux coefficients positifs et ḣ v xh. L équation du mouvement de la plaque est donc : mÿ µgm βṁ αẏ ḣ mg 3 Comme f l est décrit par un système linéaire, un bon moyen de l étudier est de travailler dans le domaine complexe et de mesurer sa réponse à des excitations sinusoïdales. La première étape consiste alors à forcer des oscillations à la plaque, à la pulsation ω, tout en passant sur un profil initial plat. La seconde étape sera de passer à altitude constante sur une piste comprenant déjà un motif de rides sinusoïdales. Oscillations sur un profil plat La portance est mesurée en forçant les oscillations à différentes fréquences de la plaque sur un profil plat, ce qui correspond alors à mesurer la fonction de transfert du système. Ainsi, en utilisant la notation complexe, si h 0 et y Aexpjωt, où A est l amplitude des oscillations et ω leur pulsation, l équation 2 devient : f l A jω µρlφvg AρLφvβ Ajωα expjωt 4 On peut alors définir la fonction de transfert H par H f l, qui s apparente à la fonction de transfert y d un filtre coupe-bande du second ordre. Le gain H et la phase ψ de cette fonction de transfert sont alors : 2 H βρlφv 2 µρlφvg ωα w µρlφvg 5 ωα ψ π arctan w βρlφv Nous avons donc mesuré H et ψ expérimentalement en utilisant le même dispositif que précédemment mais en faisant osciller la plaque à l aide d une platine de translation pilotée par un moteur pas à pas. Nous avons toutefois ajouté une deuxième plaque à une altitude constante en amont de la première, ce qui permet de lisser la piste. Ainsi la première plaque rencontre toujours un profil initial plat. La figure 3 129. Cossu C, Chevalier M. Henningson D.S. Optimal secondary growth and transition in a plane channel flow. 11th European Turbulence Conference ETC11, 25-28 juin 2007, Porto, Portugal. In Comptes-RendusProceedings: Advances in Turbulence XI Springer 2007, p 136. Titre : Un problème de calcul des variations singulier linéaire en la vitesse en horizon infini et lien avec condition de transversalité 228 rencontre du non-linéaire Bifurcation par modulation d enveloppe d un cycle limite dans une dynamique non linéaire à double retard Lionel Weicker 1, Thomas Erneux 1, Maxime Jacquot 2, Yanne Chembo 2, Laurent Larger 2 1 Université Libre de Bruxelles, Groupe d Optique Non linéaire Théorique, 1050 Bruxelles, Belgique. 2 FEMTO-ST dépt. Optique, UMR CNRS 6174, Université de Franche-Comté, Besançon Cedex, France Résumé. Motivés par un montage expérimental en optique ayant permis de concevoir et démontrer un système complet de communication sécurisée par chaos 3 et fonctionnant sur un réseau optique installé au débit record de 10Gbs 4, nous nous sommes intéressés à la route vers le chaos d une dynamique non linéaire controlée par deux retards très distincts. Le système en question est un oscillateur opto-électronique soumis à deux feedbacks retardés. Le fait que ces deux retards soient très distincts induit des oscillations rapides modulées par une enveloppe carrée lentement variable. Ce système est décrit mathématiquement par deux équations différentielles à retard que nous avons étudiées à l aide d outils numériques et analytiques. Cette étude nous a permis de déterminer les conditions théoriques qui mènent à l apparition de ces oscillations à enveloppe crénelée Abstract. Motivated by an experimental set-up in optics that enabled to design and demonstrate a full communication system secured by chaos 3 and operated over an installed optic network at a record bit rate of 10Gbs 4, we investigated the route to chaos of a nonlinear delayed dynamic with two very different time delays. The system considered in this study is an opto-electronic oscillator subject to two delayed feedbacks. The interplay of a large and a relatively small delay is responsible of the onset of fast oscillations modulated by a slowly varying square-wave envelope. This system is described mathematically by two coupled delay-differential equations, which we analyze by using numerical and analytical tools. This study leads to the theoretical conditions needed for the onset of these crenellated oscillations. 1 Introduction Du fait de leur complexité structurelle 1, et de leurs nombreuses applications potentielles 2, les dynamiques à retard connaissent un vif intérêt dans la communauté internationale des dynamiques non linéaires. Motivés par un montage expérimental en optique ayant permis de concevoir et démontrer un système complet de communication sécurisée par chaos 3 et fonctionnant sur un réseau optique installé au débit record de 10Gbs 4, nous nous sommes intéressés à la route vers le chaos d une dynamique non linéaire controlée par deux retards très distincts. Le long de cette route vers le chaos, une première bifurcation de Hopf est rencontrée, mais celle-ci est ensuite suivie d une déstabilisation de l enveloppe d oscillation, pour donner naissance au même cycle limite que celui de la bifurcation de Hopf, mais avec une modulation d enveloppe lente, de fréquence commensurable. Dans un premier temps, nous présentons le dispositif expérimental : un oscillateur électro-optique à double retard et à non linéarité non locale dans le temps sur la phase optique. Ensuite nous abordons les caractéristiques temporelles des régimes dynamiques observés expérimentalement autour de cette bifurcation particulière. Par après, nous effectuons une rapide comparaison entre les traces temporelles expérimentales et numériques. Ce modèle est ensuite analysé dans les conditions d apparition de cette modulation d enveloppe du cycle limite de la bifurcation de Hopf, en mettant en avant un certain nombre d approximations basées sur les échelles de temps propres à l oscillateur opto-électronique. Une approche perturbative à échelle de temps multiples nous permet ensuite de décrire les conditions théoriques qui mènent à l apparition des oscillations à enveloppe crénelée. La partie analytique est décrite en détail dans 9. Dans cet article, nous proposons des simulations numériques qui renforcent et confirment la comparaison quantitative entre traces temporelles expérimentales et leur étude analytique. C Non Linéaire Publications, Avenue de l Université, BP 12, Saint-Etienne du Rouvray cedex Workshop Variational methods in imaging, à Linz Autriche-Springer-Verlag, Heidelberg 2006, pp: 129-147, 2006. 50 rencontre du non-linéaire Influence d une transition hydrodynamique sur la propagation d un front de réaction-diffusion Simona Bodea 1 Alain Pocheau 1 IRPHE, CNRS Aix-Marseille Université, 49 rue Joliot-Curie, B.P. 146, Technopôle de Château-Gombert, F Marseille, Cedex 13, France Résumé. Cette étude expérimentale porte sur la propagation d un front de réaction-diffusion dans un écoulement cellulaire composé d une rangée de vortex contra-rotatifs. Le front est obtenu par la réaction autocatalytique chlorite-iodure et l écoulement par électroconvection. Nous mettons en évidence ici l influence d une transition hydrodynamique sur la propagation du front. En particulier, le passage d un écoulement bi-dimensionnel à tridimensionnel s avère être néfaste pour le transport en stoppant l augmentation de vitesse de propagation avec l intensité de l écoulement. Ceci révèle la grande sensibilité des fronts de réaction à la structure des écoulements Abstract. We experimentally study the propagation of a chemical reaction front in a chain composed of counterrotating vortices. The reaction front is induced by an autocatalytical reaction and the flow is generated by electroconvection. We evidence here the effect of a hydrodynamical transition on the front propagation. In particular, the flow evolution from two dimensional to three dimensional appears to be detrimental for the transport since the front speed surprisingly stops increasing with the flow speed. This points out the sensitivity of the front propagation to the flow structure. 1 Introduction Les fronts de réaction-diffusion se rencontrent dans divers systèmes physiques, chimiques et biologiques comme, par exemple, la propagation des feux de forêt ou des infections, la progression du trou de la couche d ozone ou encore le développement du phytoplancton 1,2. Souvent, ils se trouvent soumis à un écoulement dont les propriétés de transport advectives s avèrent très efficaces devant celles de réactiondiffusion. De ce fait, il apparaît essentiel de déterminer comment un écoulement influence la propagation effective d un front au travers de son amplitude et de sa structure. Récemment, la propagation de fronts dans des écoulements cellulaires a été très étudiée du point de vue théorique 3 et expérimental, en utilisant un écoulement stationnaire 4 ou un écoulement dépendant de temps 5. Ces écoulements sont alors en général représentés par un écoulement modèle à deux dimensions 2D, composé d une chaîne de vortex contra-rotatifs. Les études expérimentales de propagation de front dans un écoulement stationnaire 2D cellulaires ont montré que la vitesse de propagation du front de réaction était augmentée sensiblement, de manière nonlinéaire 4. Cette non-linéarité résulte de la compétition entre les diverses échelles de temps d advection, de réaction, de diffusion. En particulier, il apparaît que le front de réaction-diffusion suit, parmi les trajectoires possibles, celle qui lui permet d optimiser le temps de parcours dans la structure imposée. Ceci souligne bien le rôle essentiel joué par la structure advective. Notre étude s inscrit dans la continuité de ces résultats et s interroge en particulier sur l effet d une évolution propre des structures advectives sur la propagation du front de réaction-diffusion. Parmi les évolutions possibles, le changement de dimension mérite une attention accrue. Dans le cas des forts régimes turbulents, comme en combustion turbulente, le transport réactif croît avec l augmentation des modes et des amplitudes des composantes de l écoulement. En revanche, à plus faible régime, comme celui considéré ici, les structures d écoulement peuvent donner lieu à des barrières de transport et donc à des problématiques différentes. En particulier, dans l étude menée ici, une transition hydrodynamique entre un écoulement cellulaire plan 2D et un écoulement cellulaire tridimensionnel 3D conduit à un c Non Linéaire Publications, Avenue de l Université, BP 12, Saint-Etienne du Rouvray cedex 20. Herve A, Sipp D, Schmid P.J. Samuelides M. Optimal control of amplifier flows using system identification. AIAA Paper 2011-4014, AIAA Theoretical Fluid Mechanics Conference, Honolulu, Hawaii, Juin 2011. Proceedings of the Fourth International DCDIS Conference, Schmitt, F.G Ed. Observation des écosystèmes marin et terrestre de la Côte dOpale; du naturalisme à lécologie, Presses de lUOF, 2011, 321pp. ISBN: 978-2-9510625-4-2.
Grand spécialiste de la gastronomie moléculaire, le physico-chimiste Hervé This propose des cours ouverts au grand public, aux cuisiniers et aux étudiants 3.1. Introduction Le logiciel Gambit est un mailleur 2D3D; pré-processeur qui permet de mailler des domaines de géométrie d un problème de CFD Computational Fluid Dynamics.Il génère des fichiers.msh Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulations Deuxième édition des Rencontres Numériques en mécanique des fluides à Lille-Lintérêt de cette approche est illustré par des exemples en programmation infinie nombre infini de contraintes et par la notion de somme robuste. Les résultats concernent la caractérisation dun saut de dualité nul par des formules ensemblistes sur les minima à epsilon près et sur les sous-différentiels à epsilon près de la fonction critère. Les résultats sont nouveaux y compris dans les deux cas extrêmes de la dualité perturbationnelle classique absence dincertitude et du sup dune famille de fonctions absence du paramètre de dualité.
Titre : Transport optimal et applications aux jeux à potentiel en économie Résumé. Lors de loptimisation dune structure, on se repose souvent lhypothèse simplificatrice selon laquelle les données caractérisant la physique du problème typiquement, les efforts extérieurs sont parfaitement connues. Dans bien des cas, ceci est très peu réaliste, ces données étant polluées par de petites perturbations incertaines ou déclarées telles car trop difficiles à modéliser. Dans de telles situations, par souci de robustesse, il est plus légitime de chercher à minimiser la valeur moyenne dune fonction objectif dintérêt, ou un moment dordre plus élevé de celle-ci sa variance. Dans cet exposé, on sintéresse à une méthode générale permettant un calcul rapide dapproximations déterministes qui, dans certains cas, peuvent être justifiées rigoureusement de telles quantités probabilistes, qui sont, elles, extrêmement coûteuses à évaluer avec précision. Lidée repose sur un développement de Taylor de la fonction de coût considérée autour de la valeur moyenne des données incertaines, sous lhypothèse que ces perturbations sont petites et de dimension finie. Plusieurs applications de ces idées en optimisation paramétrique et en optimisation de forme sont discutées, assorties dexemples numériques. PROGRAMME 2014-2015 Alembert et R. Brenner organisent l a 10e édition de la conférence Mechanics of Time Dependent Materials se tiendra à lENSAM à Paris du 17 au 20 mai 2016.