No description available.

The modification of a gas chromatograph for capillary supercritical fluid was demonstrated. The resulting instrument was used to characterize the performance of capillary columns manufactured specifically for SFC applications. The columns were tested for inertness, efficiency, and immobilization before and after extraction with the supercritical CO₂ solvent. Stable deactivation layers were obtained with polyethylene glycol pyrolysis of Carbowax 20M and Superox 20M. Crosslinking was evaluated with dicumyl peroxide (DCP) and azo-t-butane (ATB) as free radical initiators with OV-1701 as a stationary phase. ATB was found to yield more efficient crosslinking and had less effect on column polarity. Quantitative reproducibility of SFC was evaluated for alkanes, alcohols and acids on columns which were deactivated by polyethylene glycol pyrolysis or by mixed cyclic siloxanes. Both gave better reproducibility than an untreated column but the overall reproducibility of the polyglycol deactivation was better than the cyclic deactivation. Liquid CO₂ extraction was performed on a variety of spices and food products. This sample preparation proved useful in isolating CO₂ soluble materials from complex matrices which were insoluble in CO₂. / Ph. D.

Subduction zones are an important recycling center at which material from the exterior of the Earth is transported to Earth's interior. The processes that occur along subduction zones have important implications for elemental cycles, geodynamics, and material mass transport. The cold, dense subducting lithosphere experiences prograde metamorphism as it transitions from blueschist to eclogite facies resulting in the breakdown of volatile-bearing minerals and producing anhydrous minerals and a free fluid phase. Previous works attempting to understand the evolution of subducted lithologies have provided a firm foundation in which to apply field work, computational thermodynamic modeling, and geochronological techniques in order to better constraint the Pressure-Temperature-time (P-T-t) paths and dehydration of subducted lithologies. This dissertation; 1.) Explores novel approaches to modeling and predicting fluid/rock interactions during deep (>60km) subduction, and 2.) Questions what the calculated P-T-t path from eclogite lithologies reveals about early exhumation of subducted terrains. The second chapter focuses on how externally-derived hydrous fluids can decarbonate subducted basalt, liberate carbon and transfer it to the overlying mantle wedge, where it can be incorporated into melt that forms volcanic arcs. Here, the thermodynamic response to the infiltration of external fluids assuming open system, pervasive fluid flow, is quantified. It was determined that while hotter subduction zones have more favorable P-T conditions in which to facilitate decarbonation than colder subduction, the extent of decarbonation is largely dependent on the availability of fluid from the dehydration of underlying serpentine. The third chapter constrains the P-T-t paths of subducted lithologies from Syros, Greece using a combination of thermodynamic modeling, 147Sm/144Nd garnet geochronology, and quartz-in-garnet geobarometry. This provides insight into early exhumation of subducted lithologies, and allows for the exploration of assumptions made in thermodynamic modeling and in quartz-in-garnet geobarometry. Results suggest that garnet grew over a 4.31my period from 45.71±0.98Ma to 41.4±1.7Ma, during initial exhumation from maximum subducted depths. Calculated exhumation rates are a relatively rapid, 0.4-1.7 cm/yr. Because field relationships on Syros suggest the width of the subduction channel along the slab/mantle interface is not adequate to facilitate buoyancy-driven ascension of metabasic blocks, initiation of southward retreat of the Hellenic Subduction Zone and subsequent slab rollback is proposed to have played an important role in the exhumation of subducted lithologies. The final chapter investigates the compositional controls on the P-T conditions at which dehydration due to the breakdown of hydrous minerals occur during subduction (blueschist/eclogite boundary), and the implications they have on the rheology, seismicity, and densification of the down going slab. Total Alkali Silica (TAS) diagrams reveal that eclogites are more alkali rich, implying that initial alteration of the seafloor controls the mineral evolution of subducted basalt in many cases. / Ph. D. / Subduction zones are an important ‘recycling center’ at which material from the exterior of the Earth is transported to Earth’s interior. The processes that occur along subduction zones have important implications for elemental cycles, geodynamics, and material mass transport. The cold, dense rock that gets heated and deeply buried (high pressure metamorphism) releases fluid as water-bearing minerals breakdown. Previous works attempting to understand the history of subducted rocks have provided a firm foundation in which to apply field work, modeling, and dating techniques in order to better constraint the depths and temperatures a rock experienced, and over what time interval metamorphism and subsequent fluid loss occurred. This dissertation; 1.) Explores novel approaches in modeling and predicting fluid/rock interactions during deep (>60km) subduction, and 2.) Asks what does the calculated Pressure-Temperature-time (P-T-t) path from eclogite lithologies reveal about early exhumation of subducted terrains. The second chapter focuses how water-rich fluids can infiltrate a subducted rock and liberate carbon, which migrates upwards and can be incorporated into melt that forms volcanic arcs. It was determined that while the potential to release more carbon is higher in hotter subduction zones, the extent of decarbonation is largely dependent on the availability of fluid from the dehydration of the water bearing mineral., serpentine. The third chapter constrains the P-T-t paths of subducted lithologies from Syros, Greece using a combination of techniques, which not only provides insight into the return of subducted rocks back to the surface, but allows for the exploration of assumptions made in various analytical methodologies. Results suggest that garnet grew over a span from 45.71±0.98Ma to 41.4±1.7Ma, as the rock moved at a rate of 0.4–1.7 cm/yr to travel approximately 18km back to the surface, which suggests that a large-scale tectonic mechanism is needed to facilitate the rock’s return journey. The final chapter investigates the compositional controls on the P-T conditions in which the breakdown of hydrous minerals, and subsequent fluid loss, occur during subduction (blueschist/eclogite boundary), and the implication they have on the physical properties and behavior of the subducting rock. Chemical data reveal that subducted rocks that dehydrate earlier are more enrich in K and Na, implying that initial alteration of the seafloor controls the mineral evolution of subducted basalt.

Nous avons démontré dans ce mémoire une nouvelle méthode de séparation d'espèces microscopiques quasi-isodensité, applicable à la séparation d'espèces biologiques ou bio-mimétiques, comme les vésicules lipidiques ou les globules rouges. Cette méthode s'appuie sur l'utilisation d'un champ de force acoustique programmé dans une cellule de SPLITT. Nous avons commencé par rappeler l'expression de la force acoustique subie par des micro-particules en suspensions dans un fluide résultant de la présence d'une onde ultrasonore, et montré que les conditions expérimentales de notre séparateur correspondent au domaine sur lequel cette expression est valide. L'effet principal de cette force acoustique est d'attirer les particules vers les noeuds de pression de l'onde stationnaire, dont le nombre et la position sont contrôlés par la fréquence de l'onde. Nous avons alors montré que la trajectoire de particules dans un canal mince sous l'effet d'un écoulement de fluide et d'une onde ultrasonore stationnaire peut être prédite en comparant deux temps, le temps de relaxation dans l'onde, pris par les particules pour converger vers les noeuds de pression, et le temps de résidence dans l'onde. Si le temps de résidence est plus grand que le temps de relaxation, les particules atteignent leur position d'équilibre ; dans le cas contraire, leur migration transverse est faible. Nous avons ensuite présenté l'outil principal dont nous nous sommes servis pour étudier le séparateur acoustique fluidique : le microscope holographique. Celui-ci permet d'extraire les positions tridimensionnelles d'objets en suspension dans un liquide en écoulement dans le canal. Ceci nous permet en particulier de suivre la migration des particules dans l'épaisseur du canal, ce qui est impraticable par une technique de microscopie classique. Nous avons ainsi mesuré la vitesse de sédimentation de particules de latex de 10 m de diamètre, et obtenue une valeur de 3 m/s est bon accord avec la valeur théorique valant 2,7 m/s. Nous avons ensuite tiré parti de notre capacité à mesuré les distributions de particules dans l'épaisseur du canal pour démontrer l'effet de focalisation acoustique à un et deux nœuds. Nous avons montré comment déterminer les fréquences de résonances du canal correspondant à la présence d'une onde stationnaire dans celui-ci par l'observation conjointe de la transmission acoustique du canal et de la distribution in situ. Aux pics de transmission sont associés des focalisations prononcées des particules à des hauteurs précises du canal, correspondant aux noeuds d'une onde de pression stationnaire. En variant le débit et ainsi le temps de résidence des particules dans l'onde, nous avons pu en déduire les temps de relaxations des particules et ainsi un ordre de grandeur de l'énergie acoustique moyenne présente dans le canal, de l'ordre de quelques J/m3. Nous avons alors proposé une méthode originale pour mesurer plus précisément la valeur de l'énergie acoustique, par l'observation de la position d'équilibre des particules pour diverses intensités du champ de pesanteur. Cette expérience est rendue possible par l'embarquement du dispositif dans un avion effectuant des vols paraboliques, au cours duquel s'enchaînent des phases pour lesquelles l'intensité du champ de pesanteur vaut 0 g, 1 g ou 1,8 g. La valeur obtenue, de près d'un J/m3, est compatible avec les mesures aux sols. Pour ces expériences, le contact canal/transducteur était assuré par du gel à ultrasons ; nous espérons que le collage des transducteurs au moyen d'une colle epoxy permettra d'améliorer le couplage. Une nouvelle expérience de mesure de l'énergie acoustique par ce procédé à été menée avec des transducteurs collés, et son analyse est en cours. Nous avons alors introduit le principe du séparateur acoustique fluidique, reposant sur la juxtaposition en série selon la longueur du canal de deux transducteurs générant une onde à un et deux noeuds. Une modélisation numérique de celui-ci montre qu'il est possible d'effectuer des séparations de particules micrométrique quasi-isodensité avec une excellente résolution et un flux de production plus grand que celui obtenu par SPLITT gravitationnel. Le flux de production peut être d'autant plus grand que l'énergie acoustique est grande, ce qui est encourageant dans la perspective de l'utilisation industrielle ou pharmaceutique de ce séparateur. Nous avons également montré comment cette méthode de programmation spatiale d'un champ de force acoustique peut être étendue pour améliorer encore le flux de production et la sélectivité de séparateur de type SPLITT, en permettant la préfocalisation d'espèces dans le canal sans utiliser deux entrées ; on obtient ainsi une nappe initiale très fine sans diluer l'échantillon. Nous nous sommes alors consacrés à la présentation de la réalisation expérimentale de ce séparateur acoustique fluidique, au moyen de cellules de step-SPLITT. Nous avons étudié son efficacité pour la séparation de mélanges de particules de latex de deux diamètres différents, et mesuré un facteur de séparation de 4,5 pour des particules de 5 m et 10 m, ce qui veut dire que l'on récupère en proportions cinq fois plus de petites que de grosses parti-cules à l'une des sortie, soit une purification d'un facteur 5. Nous espérons que l'amélioration du résonateur, par l'utilisation de parois en verre, nous permettra d'augmenter encore l'efficacité du dispositif. Nous avons ensuite montré que les vésicules lipidiques peuvent être manipulées efficacement au moyen de la force acoustique. Il est donc possible de les trier au moyen de notre dispositif. Nous avons mené des expériences préliminaires de séparations d'échantillons de vésicules très polydisperse, qui ont montré que nous pouvions enrichir le mélange en vésicules de faible diamètre, obtenant ainsi après un passage dans le dispositif près de 90% de vésicule de diamètre inférieur à 12 m, avec un flux de production de quelques 104 vésicules/h. De tel échantillons peuvent être utiles dans la perspective de l'étude des vésicules en tant que modèle du comportement mécanique de cellules biologique, dont les diamètres sont de l'ordre de quelques microns. Pour terminer, nous avons présenté une expérience préliminaire montrant la grande sensibilité des globules rouges à la force acoustique, par l'observation d'une striation d'un échantillon de sang total dilué en écoulement dans une de nos cellules sous l'effet d'une onde ultrasonore. Ce résultat laisse entrevoir l'utilisation potentielle de notre séparateur pour la séparation des globules rouges du plasma, ce qui présente un grand intérêt pharmaceutique.

Cette thèse est une contribution à la compréhension de certains phénomènes d'ondes de surface sur des problèmes d'intérêts actuels. Des résultats significatifs ont été obtenus grâce à une nouvelle technique de mesure de la surface libre qui a étémise au point pour ces études. Cette technique de profilométrie optique consiste à projeter un réseau de franges sinusoïdales de caractéristiques connues sur la surface libre et à observer l'image projetée depuis une autre direction. La déformation de la surface, ainsi que la perspective introduisent une modulation locale de fréquence du réseau de franges. L'analyse de l'image déformée et sa comparaison avec une image de référence permet de reconstruire la déformation de la surface libre. En particulier, cette technique à l'avantage de déterminer le profil de la surface étudiée à partir de l'acquisition d'une seule image, ce qui permet l'étude des écoulements en temps réel et des processus dynamiques fortement non-stationnaires. La haute résolution spatiale et temporelle atteinte permettent pour la première fois l'exploration d'une grande variété de phénomènes à la surface d'un liquide. Principalement deux études expérimentales sur des ondes de surface ont été effectuées. Dans la première, nous nous concentrons sur l'étude des résonances d'ondes de surface autour d'un cylindre circulaire de rayon a dans un guide d'onde de largeur 2d (modes piégés). Les paramètres adimensionnels pertinents sont, d'une part la fréquence des ondes kd (k étant le nombre d'onde) et, d'autre, le rapport d'aspect a/d entre le cylindre et le guide. Dans le cadre de cette étude, un grand nombre de rapports d'aspect ont été explorées. Ce travail fournit la première caractérisation expérimentale complète des modes piégés dans l'espace des fréquences ainsi qu'une analyse détaillée de leur structure spatiale. Cette caractérisation a été obtenue en décomposant le champ de déformation de la surface libre en harmoniques du forçage, ce qui nous a permis d'évaluer la contribution relative des modes linéaires et non linéaires. Nos résultats montrent que la composante linéaire est dominante dans nos expériences, ce qui valide les approches théoriques basées sur la théorie linéaire des ondes de surface. Une décomposition de la partie linéaire du champ de déformation de la surface libre en fonction des symétries naturelles du problème permet, pour la première fois, la mise en évidence expérimentale de la structure spatiale des modes piégés. Ils se manifestent comme des oscillations non propagatives de la surface libre, antisymétriques par rapport à l'axe longitudinal du guide, confinées au voisinage du cylindre. Deux types de modes piégés ont été observés : symétriques et antisymétriques perpendiculairement à l'axe du canal. Alors que le premier type de mode est toujours présent, le second n'a été observé que dans le cas des plus grands rapports d'aspect. Nos résultats sur la structure spatiale de ces modes confirment les prédictions théoriques issus d'une méthode d'expansion en multipôles. La caractérisation en fréquence des modes piégés a été obtenue par une analyse en champ lointain plus précise qu'une simple mesure locale. En introduisant des coefficients de réflexion et de transmission pour les perturbations antisymétriques dans le guide, nous avons pu construire des courbes de résonance pour chacun des rapports d'aspect a/d étudiés. Sur ces courbes, l'apparition des modes piégés est mise en évidence par la présence d'un ou de deux pics de résonance. Une forte asymétrie est observée dans ces courbes, qui ne s'ajustent pas au modèle classique de Breit-Wigner. Cette asymétrie a été aussi mise en évidence dans une étude numérique complémentaire. Afin de pouvoir décrire correctement ce comportement, nous avons proposé un modèle qui tient compte de la proximité de la fréquence de coupure du guide. Ce modèle nous a permis de reproduire l'asymétrie de nos courbes de résonance et a été validé expérimentalement par nos résultats. Les résultats de cette étude sont synthétisés sur une courbe maîtresse qui illustre la dépendance de la fréquence adimensionnelle kd avec le rapport d'aspect a/d. Cette courbe est composée, comme attendue, de deux branches, qui correspondent aux deux types de modes piégés observés. Ces résultats montrent un excellent accord avec les prédictions théoriques existantes dans la littérature. Dans la seconde étude expérimentale conduite dans cette thèse, la turbulence des ondes de flexion sur une plaque élastique mince est étudiée. Dans ce cas, des mesures de la déformation de la plaque (intégralement résolue dans l'espace et le temps) ont été utilisées pour déterminer, pour la première fois, le spectre tridimensionnel d'énergie de la turbulence d'ondes. L'analyse de ce spectre met en évidence la présence d'une cascade turbulente d'énergie : les petits nombres d'ondes étant caractérisés par une forte anisotropie associée au forçage, tandis que les grands nombres récupèrent l'isotropie. D'autre part, l'analyse du spectre tridimensionnel montre aussi que l'énergie est concentrée au voisinage d'une surface 2D, qui représente une relation de dispersion faiblement non-linéaire. Ce résultat expérimental indique la persistance de la structure spatio-temporelle des ondes dans la plaque. Notre approche expérimentale de la turbulence d'onde a aussi révélé les principales caractéristiques des ondes faiblement couplées qui peuvent être comparées avec les prédictions de la théorie de la turbulence faible. Cette étude a confirmé et quantifié le comportement faiblement non linéaire des ondes composant la cascade turbulente. En outre, nos résultats ont confirmé que la puissance fournie et le spectre d'énergie suivaient la même loi d'échelle. Nous avons montré un bon accord entre les résultats expérimentaux et la théorie de la turbulence faible. D'autres études préliminaires sont brièvement évoquées concernant le retournement temporel d'ondes de surface et l'évolution spatio-temporelle de la déformation de la surface d'une couche mince de liquide après l'impact d'une goutte.

The behaviour of viscoplastic drops during formation and detachment from a capillary nozzle, free-fall, impact on a solid substrate and subsequent spreading are investigated experimentally by high-speed imaging. Drop dynamic behaviour is an integral component of many contemporary industrial processes ranging from fuelinjection systems in combustion engines to spray coating, agrochemical and pharmaceutical delivery, fire extinguishment and ink-jet printing. Yield-stress fluids are commonly used nowadays in products ranging from mayonnaise to hair-gel. It is hoped that through understanding the dynamics of viscoplastic fluids, additional spray applications can be developed that will help to advance and optimise industrial processes. Viscoplastic fluids exhibit shear-thinning behaviour when the applied stress exceeds a certain threshold value, called the yield-stress. Below this threshold however, the fluid behaves like an elastic solid. By comparing the behaviour of viscoplastic drops with both Newtonian and shear-thinning fluids, yield-stress is shown to be capable of altering detachment behaviour, drop shape during free-fall, impact morphology and the final sessile shape of drops after spreading. For drops attached to the end of a capillary tube, growth continues until a maximum supportable tensile stress is reached in the drop neck. After this critical point, drops become unstable and detach. The critical break-up behaviour of low yield-stress drops is found to be similar to those of Newtonian and shear-thinning fluids. Above a threshold value however, characterised in terms of the ratio between yield-stress magnitude and capillary pressure, yield-stress forces exceed surface tension forces and the maximum tensile stress achievable in the drop neck at critical stability is governed by the extensional yield-stress, established using the von Mises criterion. This threshold value can also be used to characterise equilibrium drop shapes during free-fall. Whereas Newtonian, shear-thinning and low yield-stress fluids form near spherical equilibrium drop shapes, fluids above a threshold value become increasingly more prolate as the yield-stress increases. Upon impact, viscoplastic drops can exhibit central peaks at the end of inertial spreading. The influence of yield-stress magnitude on impact behaviour is qualitatively established by measuring the size of these peaks. Peaks indicate that deformation during impact is localized and within a threshold radius, shear stresses will not be large enough to overcome the yield-stress, therefore fluid within this region will not deform from the drop shape prior to impact. After impact, spreading will be dependent on the surface energy. Again, the ratio of the yield-stress magnitude to the capillary pressure can be used to characterise the final sessile drop shape. Whilst the equilibrium contact angle of Newtonian, shear-thinning and low yield-stress drops is independent of the yield-stress magnitude, above a threshold value, contact angles vary as a function of yield-stress magnitude. Whilst the research presented in this thesis highlights how fluid yield-stress can influence drop dynamics, some results are only qualitative. To establish more quantitative results, computational fluid dynamics methods should be used to examine viscoplastic drop dynamics. This research should focus primarily on impact behaviour, an aspect that has not received much attention previously. Modelling shear-thinning and viscoplastic fluid behaviour can be achieved by incorporating the relevant rheological models into the flow equations and examining impact morphology using a volume of fluid method. Numerical results can then be directly compared with the experimental results. Useful further experimentation could examine the relaxation behaviour of diamagnetically levitated viscoplastic drops. The results from this work could provide further insight into what rheological model best describes viscoplastic behaviour for shear-stresses below the yield-point.

Many cells exploit the bending or rotation of flagellar filaments in order to self-propel in viscous fluids. Often swimming occurs in complex, nonlinear fluids, e.g. mucus. Futhermore even in simple Newtonian fluids, if swimming appendages are deformable then locomotion is subject to fluid-structure interactions. The fundamental question addressed in this thesis is how exactly locomotion is impacted, in particular if it is faster or slower, with or without these effects. First we study locomotion in shear-thinning and viscoelastic fluids with rigid swimming appendages. Following the introductory Chapter, in Chapter 2 we propose empirical extensions of the classical Newtonian resistive-force theory to model the waving of slender filaments in non-Newtonian fluids, based on experimental measurements for the motion of rigid rods in non-Newtonian fluids and on the Carreau fluid model. We then use our models to address waving locomotion in shear-thinning fluids, and show that the resulting swimming speeds are systematically lowered a result which we are able to capture asymptotically and to interpret physically. In Chapter 3 we consider swimming using small-amplitude periodic waves in a viscoelastic fluid described by the Oldroyd-B constitutive relationship. Using Taylor’s swimming sheet model, we show that if all travelling waves move in the same direction, the locomotion speed of the organism is systematically decreased. However, if we allow waves to travel in two opposite directions, we show that this can lead to enhancement of the swimming speed, which is physically interpreted as due to asymmetric viscoelastic damping of waves with different frequencies. A change of the swimming direction is also possible. Secondly we consider the affect of fluid-structure interactions. In Chapter 4, we use Taylor’s swimming sheet model to describe an active swimmer immersed in an Oldroyd-B fluid. We solve for the shape of an active swimmer as a balance between the external fluid stresses, the internal driving moments, and the passive elastic resistance. We show that this dynamic balance leads to a generic transition from hindered rigid swimming to enhanced flexible locomotion. The results are physically interpreted as due to a viscoelastic suction increasing the swimming amplitude in a non-Newtonian fluid and overcoming viscoelastic damping. In Chapter 5 we consider peritrichously flagellated bacteria, such as Escherichia coli. The rotation of each motor is transmitted to a flexible rod called the hook which in turns transmits it to a helical filament, leading to swimming. The motors are randomly distributed over the body of the organism, and thus one expects the propulsive forces from the filament to almost cancel out leading to negligible swimming. We show that the transition to swimming is an elasto-hydrodynamic instability arising when the flexibility of the hook is below a critical threshold.

abstract: The dynamics of a fluid flow inside 2D square and 3D cubic cavities under various configurations were simulated and analyzed using a spectral code I developed. This code was validated against known studies in the 3D lid-driven cavity. It was then used to explore the various dynamical behaviors close to the onset of instability of the steady-state flow, and explain in the process the mechanism underlying an intermittent bursting previously observed. A fairly complete bifurcation picture emerged, using a combination of computational tools such as selective frequency damping, edge-state tracking and subspace restriction. The code was then used to investigate the flow in a 2D square cavity under stable temperature stratification, an idealized version of a lake with warmer water at the surface compared to the bottom. The governing equations are the Navier-Stokes equations under the Boussinesq approximation. Simulations were done over a wide range of parameters of the problem quantifying the driving velocity at the top (e.g. wind) and the strength of the stratification. Particular attention was paid to the mechanisms associated with the onset of instability of the base steady state, and the complex nontrivial dynamics occurring beyond onset, where the presence of multiple states leads to a rich spectrum of states, including homoclinic and heteroclinic chaos. A third configuration investigates the flow dynamics of a fluid in a rapidly rotating cube subjected to small amplitude modulations. The responses were quantified by the global helicity and energy measures, and various peak responses associated to resonances with intrinsic eigenmodes of the cavity and/or internal retracing beams were clearly identified for the first time. A novel approach to compute the eigenmodes is also described, making accessible a whole catalog of these with various properties and dynamics. When the small amplitude modulation does not align with the rotation axis (precession) we show that a new set of eigenmodes are primarily excited as the angular velocity increases, while triadic resonances may occur once the nonlinear regime kicks in. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Mathematics 2019

Cette thèse étudie l'influence du vent sur l'instabilité modulationnelle. Une première partie unifie les travaux de Segur et al. qui intègrent la dissipation et ceux de Leblanc qui prennent en compte le vent. Une équation non linéaire de Schrödinger est établie avec un terme additionnel linéaire résultant de la compétition entre le vent et la dissipation. La dissipation est traduite par le modèle de Lundgren et l'effet du vent se manifeste par l'intermédiaire de la pression atmosphérique selon le modèle de Miles. La profondeur est finie. Une étude de stabilité de l'onde de Stokes est détaillée, et des simulations numériques sont menées pour illustrer les résultats. Des expérimentations sont menées pour apporter une validation qualitative à ces travaux. Cette première partie a été validée par une publication au Journal of Fluid Mechanics~(2010). La deuxième partie étudie l'influence du vent sur l'instabilité modulationnelle par l'intermédiaire de la vorticité qu'il crée en surface. Le modèle est simplifié par l'hypothèse d'un écoulement unidirectionnel et d'une vorticité constante. La profondeur est encore supposée finie. Une équation non linéaire de Schrödinger est établie, qui prend en compte cette vorticité constante. La stabilité de l'onde de Stokes est alors étudiée en détail (diagramme d'instabilité en fonction de la vorticité et de la profondeur, bande d'instabilité, taux d'instabilité, etc.). Il est démontré qu'une vorticité négative, au delà d'un certain seuil, supprime l'instabilité modulationnelle indépendamment de la profondeur. Cette deuxième partie a été soumise pour publication au journal Physics of Fluids.

Il y a un peu plus de vingt ans se produisait, dans le domaine de la turbulence, une de ces mutations dont la Science bénéficie périodiquement et qui lui impriment, pour de longues années, une impulsion vigoureuse. Délaissant les phénomènes de turbulence usuels qui avaient, jusque-là, défié l'analyse, G. I. Taylor introduisait un schéma simple caractérisé par l'absence de vitesses moyennes, l'homogénéité et l'isotropie. L'écoulement à l'aval d'une grille dans une soufflerie lui fournissait même une réalisation facile d'une telle turbulence isotrope, circonstance considérée alors comme naturelle, regardée aujourd'hui avec un peu plus de surprise comme un accident heureux. Parallèlement, enfin, le petit instrument merveilleux qu'est le fil chaud parvenait, à force d'ingéniosité et d'électronique, à livrer à l'observation des propriétés de plus en plus fines des fluctuations de vitesse.