Abstract FR:

Ce travail presente une etude experimentale en laboratoire de l'interaction entre des vagues de surface cisaillees par le vent et le mouvement turbulent (courant moyen + champ turbulent) qui se developpe sous l'interface. Deux series d'experiences ont eu lieu: l'une a fetch court (13m) dans la soufflerie air-eau de l'institut de mecanique des fluides de toulouse, l'autre a fetch plus long (26m) dans la grande soufflerie de simulation des interactions air-mer de l'institut de mecanique statistique de la turbulence de marseille. Le champ de vitesse dans l'eau a ete mesure par velocimetrie laser dans les trois directions de l'espace tandis que les proprietes du champ de vagues ont ete determinees par sondes capacitives. Une methode non-lineaire de traitement du signal a permis d'identifier les differentes contributions du champ de vitesse sous les vagues: le mouvement orbital induit par les vagues (decompose en partie potentielle et rotationnelle) et le mouvement turbulent. Le champ de vitesse orbital s'eloigne considerablement des modeles potentiels usuels. Dans les situations a fetch court la turbulence se comporte comme une turbulence de paroi classique. Par contre, quand le fetch est suffisamment long, la turbulence sous les vagues tend vers la gaussianite et la bidimensionnalite dans des plans verticaux. Parallelement l'energie cinetique turbulente ainsi que son taux de dissipation atteignent alors des niveaux nettement plus eleves que ceux observes pres d'une paroi rigide. Dans la zone des mesures de bilan d'energie cinetique turbulente est regi par un equilibre entre diffusion et dissipation. Tres pres de l'interface l'analyse de la structure de la turbulence a montre que la frequence moyenne des ejections est, d'une part deux fois plus forte en moyenne que pres d'une paroi, d'autre part fortement modulee suivant la phase des vagues. L'ensemble de ces resultats suggere une interaction directe entre les vagues et la turbulence