Réseau Français pour la Turbulence Superfluide – TSF

l'objectif principal de ce projet réside dans l'étude comparée de la cascade turbulente dans un fluide (l'hélium), en mettant l'accent sur les mécanismes qui interviennet dans la dissipation de l'énergie dans des tourbillons générés à grande échelle. pour simplifier, cette turbulence est générée derrière une grille dans un écoulement trés peu visqueux et à grande vitesse. ce travail s'appuie sur les propriétés exceptionnelles de l'hélium à basse température, où deux phases sont possibles, suivant que l'on se place au-dessous où au-dessus de la température Tlambda. Au-dessus de Tlambda l'hélium se comporte comme un fluide normal (Hel - dont la viscosité est faible, mais dont les coefficients de transport sont classiques): la turbulence est alors identique à n'importe quel autre fluide, tel que l'eau ou l'atmosphère et on s'attend à une dissipation visqueuse classique ... Au-dessous de Tlambda (Hell, ou superfluide), la nature quantique du fluide entre en ligne de compte dans la dissipation. Le projet comporte deux volets. Dans son volet expérimental, il repose sur une collaboration récente entre différents laboratoires dont les compétences s'ajoutent pour permettre une étude à la fois originale et dans des conditions d'écoulement particulièrement bien contrôlées. De nombreux défis doivent être relevés pour mener à bien ce projet : réalisation d'un écoulement turbulent à trés haut Reynolds dans les phases normales et superfluides de l'hélium; réalisation de capteurs micrométriques pour accéder aux informations aux petites échelles; maîtrise de l'électronique de ces capteurs; réalisation et interprétation des expériences. A cette fin le projet rassemble des physiciens spécialistes de la turbulence, tant quantique que classique, des spécialistes de l'instrumentation à l'échelle du micron, et des ingénieurs spécialistes de la réalisation d'écoulements superfluides. Dans le volet thèorique du projet, on utilisera une comparaison des résultats obtenus en turbulence superfluide avec ceux qui sont issus de turbulence normale afin de valider ou contraindre plusieurs problèmes ouverts de la turbulence, notamment l'intermittence, la définition d'une mécanique statistique de la turbulence, et la validation de certains modèles de turbulence. Afin de comparer la dissipation turbulente en fonction de la proportion (Fluide quantique/fluide normal), nous projetons de jouer sur la température du bain : par des modifications adéquates du réfrigérateur, nous espérons ainsi descendre jusqu'à 1,5 K, où environ 90% du fluide est dans la phase superfluide. Des progrés substantiels dans la connaissance fondamentale de la turbulence, en superfluide et en fluide normal, sont attendus. D'autre part, ce projet constitue un passage obligé pour la validation d'une soufflerie cryogénique , permettant de réaliser des écoulements turbulents sur une échelle réduite. Un avant projet de maquette pour l'étude de la turbulence dans certains réacteurs REP sera étudié.