A contre-courant
© Ali Amini
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«Une dramaturgie sans paroles, troublante, courte et insolite », « Une nouvelle vision fascinante des interférences entre liquides et gaz ». Le jury international du concours FNS d’images scientifiques a distingué en ces termes le travail d’Ali Amini, doctorant au Laboratoire de machines hydrauliques, qui remporte le prix de la catégorie vidéo. Derrière une esthétique parfaite aux abords d’effets spéciaux cinématographiques se révèle une véritable découverte scientifique faite dans le laboratoire de l’EPFL.
La puissance des turbines, pales ou hélices hydrauliques connaît une limite physique appelée cavitation. Sous une certaine pression, à mesure que la vitesse augmente, l’eau se transforme en bulles de vapeur qui peuvent anéantir le rendement de la pompe voire imploser en provoquant des dégâts sur les surfaces solides. On ne prend donc pas le risque d’aller plus vite.
La vidéo d’Ali Amini capture précisément ce phénomène. Le mince filet de bulles cylindrique qui se glisse vers le dôme n’est autre que ce tourbillon de gaz remontant le courant d’un flux d’eau, circulant de droite à gauche, à une vitesse d’environ 5,5 mètres par seconde. L’action est en réalité 1000 fois plus rapide et se déroule dans un gros caisson rempli d’eau, un peu plus grand qu’une boîte à chaussures, autour duquel un circuit permet de faire circuler de l’eau sous pression. Le dôme d’acier mesure 9 centimètres de haut et représente une pale.
« On s’attendait à la présence de vapeur d’eau, précise le doctorant. Or nous avons découvert que, sous certaines circonstances, il peut apparaître des gaz non condensables tels que de l’oxygène, du nitrogène. Ce qui rend la dynamique de cette cavitation complètement différente. La question est maintenant de savoir si le phénomène est toujours dangereux et si nous devons toujours éviter qu’il se produise. Si ce n’est pas le cas, on pourrait aller plus vite et augmenter l’efficacité. En gagnant seulement 1% d’efficacité, multiplié par le nombre d’hydroturbines et hélices de bateau en fonction, cela pourrait entraîner un gain énorme. »