Médaille de bronze – Grégoire Lemoult : la transition vers la turbulence
Grégoire Lemoult est chargé de recherche au Laboratoire ondes et milieux complexes (LOMC, CNRS/Univ. Le Havre Normandie). Cet expert en dynamique des fluides scrute la transition vers la turbulence, c’est-à-dire comment est-ce que l’on passe d’un écoulement laminaire à un écoulement turbulent. Quand un fluide s’écoule lentement dans une canalisation, il est dit laminaire : tout va dans la même direction. Mais quand le débit augmente, l’écoulement devient turbulent. Ce phénomène en apparence simple reste mal compris et mal décrit par la théorie. Grégoire Lemoult multiplie les expériences pour l’étudier, avec la particularité de le traiter du point de vue de la physique statistique. Il scrute les écoulements et leurs champs de vitesse à l’échelle microscopique et s’intéresse en particulier à la transition sous-critique. Celle-ci est singulière par la stabilité de l’écoulement laminaire. La conséquence est que les deux états, laminaire et turbulent, coexistent dans l’écoulement. Grégoire Lemoult s’est démarqué en décrivant cette transition comme une transition de phase, une idée déjà prédite par le passé, mais jamais vérifiée numériquement ou expérimentalement jusqu’à ces travaux.
Grégoire Lemoult a obtenu son doctorat en 2013 au laboratoire Physique et mécanique des milieux hétérogènes (PMMH, CNRS/ESPCI Paris – PSL/Sorbonne Univ./Univ. Paris Cité)., avant d’enchaîner plusieurs expériences postdoctorales en Autriche et au Royaume-Uni. Il est recruté par le CNRS en 2019 au LOMC. Il étudie les écoulements de fluides, allant du miel aux gaz, afin de comprendre comment ils passent à un état turbulent.
Le chercheur a découvert que le phénomène se déroulait à des échelles de temps et d’espaces bien plus grandes que prévu : le fluide a alors quitté la canalisation avant d’avoir changé de comportement. Grégoire Lemoult a donc utilisé des dispositifs expérimentaux plus adaptés. Il s’est ainsi intéressé à l’écoulement de Taylor-Couette, que l’on obtient en placant le fluide entre deux cylindres concentriques ne tournant pas à la même vitesse. Le fluide reste alors en circuit fermé et peut être observé sur de longues durées.
Grégoire Lemoult calcule la fraction turbulente et regarde comment elle évolue lorsque l’on change le nombre de Reynolds, un nombre sans dimension qui prédit la fluidité du fluide. Il a ensuite mené des travaux similaires dans une conduite cylindrique classique, expliquant la transition vers la turbulence comme une transition de phase.
Ces travaux répondent à des enjeux importants puisqu’ils concernent toutes les formes de transport de fluides dans des canalisations. Ces transports se font quasiment tous dans un état turbulent, qui cause de fortes pertes d’énergie.