Instabilités, chaos et turbulence

Cette introduction s'adresse aux étudiants du niveau de la licence ayant des connaissances de base en mathématique et en physique. Elle intéressera aussi des étudiants plus avancés et des ingénieurs ou des chercheurs désireux de s'initier aux développements récents de la théorie des systèmes dynamiques et à leur application concrète. L'ouvrage est issu d'un cours de sensibilisation (enseignement thématique) donné à l'École Nationale Supérieure de Techniques Avancées depuis 1994. Son objet est d'offrir une première approche, la plus progressive possible, à la complexité issue des effets non linéaires. L'étude de systèmes mécaniques élémentaires sert à introduire les notions fondamentales et les outils disponibles pour caractériser toute la gamme de comportements possibles, du stationnaire au chaotique. Les instabilités physiques sont abordées sous deux angles complémentaires rencontrés en hydrodynamique : les milieux confinés où se développent la convection et les écoulements classiques en milieu ouvert. Les difficultés rencontrées en turbulence développée, régime complexe observé très au-delà des premières instabilités, ne sont qu'esquissées dans un court chapitre suivi d'une conclusion rappelant les différentes étapes franchies et élargissant la problématique. Des exercices sont proposés afin d'illustrer la démarche, de consolider les acquis et d'ouvrir le lecteur à d'autres champs d'application. Enfin, le développement des idées ayant considérablement bénéficié des avancées de la technologie informatique, il est apparu indispensable d'offrir, en annexe, une initiation aux méthodes de simulation numérique.