Etude 3D d’un tourbillon dans un champ de houle par holographie numérique

Cette thèse traite de l'application de l'holographie numérique dans l'axe à l'étude d'une dynamique tourbillonnaire dans un champ de houle. Lors du passage de la houle au dessus d'une structure immergée, des tourbillons se forment à ses extrémités. Ces tourbillons ont un impact fort sur la dynamique proche des structures et peuvent engendrer des problèmes d'affouillement ou de vieillissement prématuré. On s'intéresse donc à la dynamique tridimensionnelle de ces tourbillons qui sont rapidement l'objet de déformations menant à leur éclatement. Pour étudier ce mécanisme, le problème est modélisé par une géométrie simple, une plaque soumise à une houle monochromatique. Les expériences sont menées dans un canal à houle de 10 m de long et 30 cm de large. Pour mesurer la dynamique 3D on utilise une technique innovante, l'holographie numérique qui permet une mesure 3D3C au moyen d'une diode laser et d'une seule caméra. Ses principales limitations résident dans la dimension de la section du volume de mesure, qui est de l'ordre de la surface du capteur CCD, ainsi que du nombre de particules présentes dans le champ. Toutefois, l'holographie permet une résolution de l'ordre de la taille d'un pixel dans le plan du capteur CCD et de 3 à 5 fois le diamètre de la particule suivie dans la direction orthogonale au capteur. Ces mesures permettent de suivre individuellement plusieurs centaines de particules dans le champ et d'en mesurer les vitesses. Enfin des mesures complémentaires en stéréo-piv confirment les résultats obtenues par holographie et permettent l'étude du confinement du tourbillon sous l'action combinée de la surface libre et de la plaque.