Instabilité de type Kapitza
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En dynamique des fluides, l'instabilité de type Kapitza ou onde de roulement / vagues roulantes est une instabilité qui se produit à la surface d’un liquide ou d’une couche granulaire s’écoulant sur un plan incliné. L'instabilité se caractérise par la formation d'ondes à la surface du film[1],[2]. L'instabilité porte le nom de Pyotr Kapitsa, qui a décrit et analysé l'instabilité en 1948[3],[4].
Les vagues roulantes sont un phénomène dynamique gravitaire dans des écoulements en masse, alors que les instabilités de Kapitza concernent des films minces régis par la capillarité et la viscosité. Dans les deux cas, une instabilité transforme un écoulement initialement lisse en une série de vagues régulières. La différence principale est le mécanisme dominant : l’accélération de l’eau ou la tension de surface et la rugosité du sol.
| Caractéristique | vagues roulantes | Instabilité de Kapitza |
|---|---|---|
| Milieu | Fluide en masse (rivière, canal) | Film liquide mince |
| Origine | Instabilité inertielle (nombre de Froude) | Instabilité capillaire (tension de surface, viscosité) |
| Type d’onde | Ondes discontinues avec front abrupt | Ondes progressives et douces |
| Impact | Érosion, surcharge hydrodynamique | Effet sur le transfert de chaleur et les revêtements liquides |
Une instabilité similaire a été observée dans des écoulements granulaires. Cette instabilité peut être prédite à l'aide des équations de Saint-Venant avec des modifications appropriées tenant compte des propriétés de frottement des écoulements granulaires[5],[6].
