Accroissement des effets moléculaires par la turbulence
Les schémas successifs (où les processus sont supposés bi-dimensionnels ) illustrent l'amplification par la turbulence des effets de la diffusion moléculaire. Avec celle-ci seule, un carré coloré dans un milieu transparent diffuserait seulement dans son voisinage immédiat. Avec la diffusion turbulente seule, il se transformerait en un agrégat compliqué de filaments conservant la coloration initiale. Avec les deux, les accroissements simultanés du périmètre d'échange et des gradients locaux intensifient doublement les transferts moléculaires, et le carré coloré diffuse en un temps donné sur une beaucoup plus grande étendue.
Le processus de cascade déjà évoqué est assez semblable quand f représente la vitesse ou bien la variable caractérisant un contaminant. Pour une turbulence tridimensionnelle, des fluctuations d'écart-type f' sont créées au niveau des gros tourbillons d'échelles u', l'. Les interactions entre ceux-ci ont pour conséquence de transférer la variance f'2 vers de plus petites échelles pendant leur "temps de retournement" l'/u', donc à un taux f'2u'/l'. Le processus se poursuit de proche en proche jusqu'à ce que soient atteintes des échelles suffisamment petites pour que les effets moléculaires "dissipent" les écarts. Comme pour la vitesse (et donc l'énergie cinétique), ce sont les gros tourbillons qui imposent le taux du processus et les échelles dissipatives qui s'y adaptent compte tenu de la diffusivité moléculaire impliquée. Les théories d'Obukhov, Corrsin et Batchelor pour le comportement spectral de la turbulence des scalaires prévoient en conséquence un comportement en k-5/3 dans un sous-domaine inertio-convectif, suivi d'évolutions différentes dans un domaine inertio-diffusif (si
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