Etude des gaz de solitons au bassin à houle multidirectionnelle

Deux ans après une première série d'expériences, des chercheurs du Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels (LEGI), laboratoire de l'UGA, réalisent depuis un mois et demi d'autres essais dans le bassin 2D du LHF.

Cette campagne est menée dans le cadre du projet SOGOOD, qui est financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) et qui s'intéresse aux propriétés statistiques des gaz de solitons.

Un soliton à la surface d'une couche d'eau de faible profondeur se présente sous l'aspect d'une onde solitaire (une intumescence localisée dans l'espace) qui se propage à vitesse constante sans changer de forme dans le cas d'une propagation unidimensionnelle.

T. Leduque, M. Kaczmarek, E. Barthélemy, H. Michallet et N. Mordant, chercheurs du (LEGI), ont pris leurs "quartiers" début février 2024 au bassin à houle multidirectionnelle (LHF) de notre laboratoire. Ce bassin de 27mx30m est équipé d’un mur de 60 batteurs indépendants permettant de sculpter des ondes à volonté.

Le but de la campagne est d’étudier les vagues dans un régime de faible profondeur d’eau (35 cm), ce qui se caractérise notamment par la présence de solitons lorsque les vagues sont d'amplitude suffisamment grande. Dans le cas d’une propagation 2D, comme c’est le cas dans le bassin LHF, et quand les ondes ne sont pas parallèles avec les murs, la propagation est nettement plus riche que dans le cas 1D, avec notamment des lois de réflexion inhabituelles sur les parois et des interactions entre solitons plus complexes du fait de leur orientation relative.

Par ailleurs, les chercheurs s'intéressent également au cas de régimes de houles aléatoires, où la question qui se pose est celle de la présence ou non de solitons en fonction de l’amplitude de la houle et de sa fréquence principale. Quand on modifie la fréquence des ondes, on change leur longueur d'onde et donc en comparant à la profondeur d'eau on peut passer d'un régime de grande profondeur à un régime de faible profondeur.

Ces différents régimes peuvent alors être comparés aux observations des vagues océaniques au grand large ou au contraire à proximité des côtes ou dans des lagunes. La campagne actuelle se caractérise par l’utilisation massive de deux systèmes de paires de caméras à haute résolution permettant la reconstruction 3D de la surface de l’eau sur de grandes surfaces (de l’ordre de 200 mètres carrés) et de manière résolue en temps. Grâce à cette technique stéréoscopique, on peut alors mener des analyses spatio-temporelles pour caractériser finement la présence et la dynamique des solitons.

Une base de donnée conséquente est constituée actuellement (de l'ordre de 80 To d'images ont été enregistrées) pour couvrir un très grand nombre de régimes de houle.

Comme la précédente, cette nouvelle campagne est une très belle collaboration entre les équipes techniques du laboratoire d'ARTELIA et du LEGI, et s’inscrit plus globalement dans une relation toujours plus constructive depuis quelques années entre ARTELIA, Grenoble-INP-UGA et le LEGI, en particulier dans le cadre de la chaire OXALIA.