Lien entre la mer et le vent

[Macsim]

Bonjour bonjour,

Le vent par un coefficient de frottement entraîne la mer (enfin l'eau en général) et va créer des petites vagues. Mais quel est le lien, la relation (si elle existe) permettant de justement déterminer la fréquence/amplitude des vagues en fonction de la vitesse du vent (en supposant auncun mouvement de marée, ça sera plus simple je pense) !

Je suppose que cela est du à un certains coefficient de frottement, mais je n'arrive pas à trouver d'infos à ce sujet sur internet/le forum (j'utilise peut être pas les bons mots clefs aussi !).

Merci d'avance !
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[LPFR]

Bonjour.
En régime établi, le rapport entre la vitesse du vent et la hauteur des creux est connu : cela s’appelle dans le jargon « la mer du vent ». Vous trouverez les valeurs sur le web.

Mais au moment de la formation c’est beaucoup plus compliqué. Le vent crée des vagues capillaires (faible longueur d’onde) puis pousse ces vagues « sur le dos ». La vitesse des vagues dépend de leur longueur d’onde et leur comportement est non linéaire (=merdique). Les vagues de différentes longueurs d’onde fusionnent et donnent lieu à des vagues de longueur d’onde plus grande (et d’amplitude plus grande).

Mais ça a peu à voir avec le coefficient de friction. Lequel se limite à créer des courants de surface.
La clé est la formation au départ des vagues capillaires. Et cette formation dépend surtout de la tension superficielle de l’eau.
D’où la méthode utilisée par les grands voiliers (à l’époque héroïque) en cas de grosse tempête : on mettait le bateau « à la cape » (on laissait le bateau dériver en travers) et on accrochait des outres d‘huile au vent du bateau, avec des fuites. L’huile en surface se répandait en créant au vent du bateau « une mer d’huile » sans vagues capillaires, ce qui évitait que ces vagues forcissent et déferlent sur le bateau.
Au revoir.

[triall]

Bonjour, mais où ce "vieux loup de mer" de Lpfr trouve-t-il ses histoires , je parie un café (son expression favorite)qu'il les a vécues lui même !
Je suis un peu marin, moi même, mais surtout d'eau douce ,(ce qui est une insulte chez le capitaine Hadock) sur le Rhône ! C'est pour ça que l'on ne s'est pas croisé avec Lpfr , dans les grandes déferlantes, au milieu de l'Atlantique !:.
J'ai quand même appris à mettre à la cape , et si c'est bien fait on recule, par rapport à l'eau, face au vent . La légende dit que cette manœuvre calme la mer , car le bateau reculant à 50-60° par rapport au vent crée un sillage plus calme en aval du bateau , vers le vent , verser de l'huile là dedans ne me parait pas idiot , mais ça doit revenir cher.
Sinon, il y a la houle aussi, que l'on peut recevoir même sans vent, si elle a été crée plus loin (houle résiduelle)

[acx01b]

c'est marrant cette histoire d'huile jetée à la mer, donc les équations de navier stokes ne marchent même pas pour définir le couplage si le point essentiel c'est la tension superficielle.
il y a une équation quand même qu'on sait écrire ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

c'est marrant cette histoire d'huile jetée à la mer, donc les équations de navier stokes ne marchent même pas pour définir le couplage si le point essentiel c'est la tension superficielle.
il y a une équation quand même qu'on sait écrire ?

Si si, Navier-Stokes fonctionne, il y a "juste" quelques termes supplémentaires quand on est en diphasique

Il y a les équations de Saint Venant sinon. Il doit être possible de rajouter un terme source "simpliste" pour modéliser l'effet du vent...

[acx01b]

il faut ajouter des termes à navier stokes pour exprimer la tension superficielle ?

et pour le "diphasique" je suppose qu'il faut deux "simulations" enfin deux équations séparées une pour l'eau l'autre pour le vent, et un couplage entre les deux

j'ai même envie de dire qu'il faut 3 équations (en pensant à une simulation) : une (3d) pour l'eau, une (2d) pour la surface de l'eau, et une (3d) pour le vent, et deux équations de couplage

[obi76]

il faut ajouter des termes à navier stokes pour exprimer la tension superficielle ?

Soit dans N-S, soit dans l'équation d'état.

et pour le "diphasique" je suppose qu'il faut deux "simulations" enfin deux équations séparées une pour l'eau l'autre pour le vent, et un couplage entre les deux

C'est une possibilité, mais pas la seule : on peut tout simuler d'un coup.

j'ai même envie de dire qu'il faut 3 équations (en pensant à une simulation) : une (3d) pour l'eau, une (2d) pour la surface de l'eau, et une (3d) pour le vent, et deux équations de couplage

Avec Saint Venant on la propagation de la surface sans avoir à résoudre l'écoulement dans le fluide. Une simu 2D suffirai donc à simuler els vagues. Quant au couplage avec l'air, ça dépend du degré de précision que vous voulez. il y a plein de méthodes différentes, plus ou moins complexes. On peut soit le modéliser, soit le simuler intégralement, mais alors là bonjour...

[LPFR]

Bonjour
D’après Wikipedia la création de vagues par le vent à été décrite par Phillips en 1957 :
As the wind blows, pressure and friction forces perturb the equilibrium of the water surface. These forces transfer energy from the air to the water, forming waves. The initial formation of waves by the wind is described in the theory of Phillips from 1957, and the subsequent growth of the small waves has been modeled by Miles, also in 1957.[17][18]

Malheureusement les deux papiers sont payants et je n’a pas trouvé de document gratuit sur le sujet.

Je crois que ce qui rend le problème compliqué est que les vagues capillaires sont le résultat d’une instabilité à la surface. Par la suite le problème est compliqué car ces petites vaguelettes de petite longueur d’onde, augmentent en amplitude et fusionnent et donnent lieu à des vagues gravitationnelles de plus grande longueur d’onde. On ne peut pas faire, comme d’habitude, et ne s’occuper que d’une seule fréquence.
Je pense que c’est bien plus compliqué que le problème des vagues en absence de vent (qui est déjà assez tordu en lui-même).
Au revoir.

[Macsim]

Bonjour à tous !

Merci pour ces réponses, je n'ai pas pu aller sur le forum avant (vacances ... )

je vais me rensigner sur les différentes infos et vous tient au courant de la suite.

J'aurai peut être de nouvelles questions avec les infos que je trouverai !

[acx01b]

On ne peut pas faire, comme d’habitude, et ne s’occuper que d’une seule fréquence.

parce que c'est non linéaire

donnent lieu à des vagues gravitationnelles

ha ouai des ondes gravitationnelles. si on dit que c'est un fluide incompressible, et qu'on se met en 2 dimensions, la hauteur d'eau (avec un fond de la mer plat), et l'autre dimension c'est la largeur (la direction dans laquelle se propagent les ondes), je suppose qu'on doit avoir une équation de propagation assez simple. il y a la gravité, l'inertie qui interviennent, et pas de frottements ? j'ai un peu du mal à voir comment attaquer le problème pour écrire cette équation.

j'explique mon problème. prenons un état initial où la hauteur d'eau n'est pas uniforme, mais où toutes les particules d'eau ont une vitesse nulle. la gravité s'applique à tout le monde, et comme l'eau est supposée incompressible la réaction du fond de la mer à cette force de gravité se propage et le bilan des forces est nul partout ? c'est évidemment faux, mais je ne vois pas comme la force de réaction peut ne pas être égale à la gravité.

[LPFR]

Bonjour.
Vous trouverez une étude très simplifiée des ondes gravitationnelles dans ce chapitre :
http://forums.futura-sciences.com/at...n-ondes8-a.pdf
Au revoir.

[acx01b]

merci !
j'ai compris :

dans le sens de x nous aurons une force due à la différence de pression entre les points et

c'est cette différence de pression (due à la gravité et à la hauteur d'eau variable au dessus de la particule) qui fait bouger les particules avec ma situation initiale où la hauteur d'eau n'est pas uniforme et la vitesse est nulle partout !

normalement je devrais maintenant pouvoir écrire l'équation de propagation

[acx01b]

ou non.. il y a un problème parce que cette histoire de différence de pression permet d'écrire la variation du champ de vitesse, mais il faut aussi actualiser le champ de position du fluide (la hauteur d'eau).

[LPFR]

Re.
Je note l’inutilité d’essayer de vous aider.
Adieu.

[obi76]

ou non.. il y a un problème parce que cette histoire de différence de pression permet d'écrire la variation du champ de vitesse, mais il faut aussi actualiser le champ de position du fluide (la hauteur d'eau).

C'est pour ça qu'il faut un système itératif...

[acx01b]

Re.
Je note l’inutilité d’essayer de vous aider.
Adieu.

hein ? pourquoi tu réagis comme ça ? je parle d'écrire l'équation, et le point que j'ai soulevé même s'il peut te paraître trivial pose un gros soucis pour écrire une équation type propagation d'onde, non ?
et je t'ai remercié pour les indications que tu m'as données..
la démarche mathématique à adopter pour arriver à une équation pour un phénomène comme ça, moi je trouve que c'est le plus intéressant en physique. désolé si je n'avais pas capté les histoires de pression, ce n'est pas si évident que ça quand on n'a pas l'habitude. d'ailleurs ça date du 18ème siècle ? ben ça commence à être un peu compliqué.