Turbulence (Edition 2013)
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ByMarcel Lesieur (Author)
Ebook
Turbulence est un livre d’initiation au monde fascinant de la turbulence dans les fluides au sens général : l’eau des rivières et des océans, l’air dans le sillage des véhicules aériens ou terrestres, les granulations solaires, la tache rouge de Jupiter… On y rencontre aussi bien l’imprévisibilité introduite par Henri Poincaré que l’effet papillon du météorologue Edouard Lorenz. Le lecteur comprendra mieux la trainée aérodynamique et la diffusion des polluants dans l’environnement, ou encore les instabilités qui dégénèrent en tourbillons cohérents. Les résultats récents sont présentés et l’auteur propose même des apports sur les écoulements des fluides biologiques ou sur le défi de la turbulence pour les modèles météorologiques et climatiques.L’objectif de l’ouvrage est de faire comprendre les concepts et de présenter des résultats sans équations dans un domaine où il est aisé de remplir un livre de formules mathématiques. L’accent est mis fortement sur les résultats de simulations numériques. Malgré la difficulté du sujet, le style clair et précis permet une lecture agréable et on se surprend à réfléchir sur le concept de turbulence en biologie, histoire et philosophie.Ce livre s’adresse à un public scientifique de niveau master (en mécanique, physique, mathématiques) et bien sûr aux universitaires, chercheurs, enseignants et au public cultivé de ce niveau.Polytechnicien, Marcel Lesieur est professeur émérite de Grenoble Institut National Polytechnique. Il a créé un groupe pionnier dans l’utilisation du calcul scientifique pour la modélisation et la simulation de la turbulence. Auteur de multiples publications, il a oeuvré dans les grands laboratoires mondiaux, à l’USC Los Angeles, Stanford, au NCAR Boulder du Colorado… Membre senior de l’Institut Universitaire de France puis membre de l’Académie des sciences, il offre dans cet ouvrage un aperçu de sa passion pour la turbulence et nous fait bénéficier de ses grandes qualités pédagogiques.
Table of contents
| Turbulence (Edition 2013) | 1 |
|---|---|
| Préface de la première édition | 6 |
| Avant-propos, remerciements... | 8 |
| Table des matières | 10 |
| Chapitre 1 - Introduction | 16 |
| 1.1. Préambule | 16 |
| 1.2. À la rencontre de la turbulence aérodynamique | 16 |
| 1.3. Turbulence atmosphérique | 20 |
| 1.4. Turbulence hydrodynamique | 23 |
| 1.5. Turbulence océanique | 24 |
| 1.6. Géophysique interne | 25 |
| 1.7. Turbulence astrophysique | 26 |
| 1.8. Fluides du corps humain | 29 |
| 1.9. Turbulence, imprédictabilité et chaos | 30 |
| 1.10. En conclusion | 36 |
| Chapitre 2 - Mécanique des fluides élémentaire | 38 |
| 2.1. De Newton à Helmholtz et Kelvin | 38 |
| 2.2. Les principes de Bernoulli | 49 |
| 2.3. Du laminaire au turbulent | 54 |
| 2.4. Similitude | 61 |
| 2.5. Certains effets des fluides turbulents | 62 |
| Chapitre 3 - Instabilités et tourbillons | 64 |
| 3.1. Spirales de Kelvin-Helmholtz | 64 |
| 3.2. Les allées tourbillonnaires de von Karman | 74 |
| 3.3. Tourbillons longitudinaux | 79 |
| 3.4. Effets de gravité et problèmes de climat | 86 |
| Chapitre 4 - La turbulence développée | 98 |
| 4.1. Retour vers la transition | 98 |
| 4.2. La théorie de Kolmogorov | 99 |
| 4.3. Dispersion et diffusion turbulentes | 111 |
| 4.4. Turbulence en amortissement libre | 114 |
| 4.5. Tourbillons cohérents | 115 |
| 4.6. Turbulence bidimensionnelle | 128 |
| Chapitre 5 - Modélisation et simulation numériques | 138 |
| 5.1. Turbulence et équation de Navier-Stokes | 138 |
| 5.2. Les contraintes turbulentes de Reynolds | 140 |
| 5.3. Viscosité turbulente | 143 |
| 5.4. Modèles spectraux en turbulence isotrope | 146 |
| 5.5. Les grands enjeux du calcul scientifique | 150 |
| 5.6. Simulation des grandes échelles | 161 |
| 5.7. La modélisation industrielle : passé et futur | 166 |
| Chapitre 6 - Turbulence aérodynamique | 168 |
| 6.1. Introduction | 168 |
| 6.2. Ondes sonores et chocs | 173 |
| 6.3. Aérodynamique subsonique | 181 |
| 6.4. Aérodynamique supersonique et hypersonique | 187 |
| 6.5. Contrôle de turbulence | 199 |
| Chapitre 7 - Fluides de l’environnement | 204 |
| 7.1. Introduction | 204 |
| 7.2. Atmosphère terrestre : généralités | 204 |
| 7.3. Équilibre géostrophique | 207 |
| 7.4. Instabilité barocline | 215 |
| 7.5. Turbulence quasi géostrophique | 220 |
| 7.6. Cyclones et tornades atmosphériques | 222 |
| 7.7. Rotation ou stratification à échelle moyenne | 226 |
| 7.8. Circulation océanique | 235 |
| 7.9. Géophysique interne | 241 |
| 7.10. Jupiter | 241 |
| Chapitre 8 - Conclusion | 244 |
| 8.1. L’imprédictabilité | 244 |
| 8.2. Le mélange | 246 |
| 8.3. Tourbillons et instabilités | 247 |
| 8.4. Simulations et modélisations numériques | 250 |
| 8.5. Turbulence et philosophie | 253 |
| Bibliographie | 256 |
| Index | 272 |
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About Marcel Lesieur
Polytechnicien, Marcel Lesieur est professeur émérite de Grenoble Institut National Polytechnique. Il a créé un groupe pionnier dans l’utilisation du calcul scientifique pour la modélisation et la simulation de la turbulence. Auteur de multiples publications, il a oeuvré dans les grands laboratoires mondiaux, à l’USC Los Angeles, Stanford, au NCAR Boulder du Colorado.
Book details
- Publisher
- EDP Sciences
- Collection
- GRENOBLE SCIENCES
- Categories
- Fluid mechanics, Mathematical physics, Psychology
- Publication date
- December 2013
- Pages
- 290
- Chapters
- 66
- Language
- French
- ISBN Paper
- 9782759810185
- ISBN PDF
- 9782759811465