24 juin 1958

Les mathématiques des doigts visqueux

Présentation

Dans les milieux poreux, l’étude des flux est un problème scientifique complexe. D’une part, l’observation des fluides y est gênée voire impossible et, d’autre part, le caractère aléatoire et chaotique du milieu poreux amène des difficultés mathématiques importantes pour résoudre les équations même dans les cas simples ou on peut négliger des termes non-linéaires.

Ce sont également des problèmes d’une grande importance technologique qu’on peut retrouver par exemple dans les puits de pétrole où le pétrole visqueux est poussé par un fluide moins visqueux, les deux fluides étant non miscible. Dans ce cas, le fluide le moins visqueux pénètre l’autre en formant des sortes de doigts.

Ce phénomène de digitation visqueuse dont le déclenchement est appelé « instabilité de Saffman-Taylor » dans le cas de deux fluides immiscibles a été décrit mathématiquement par Philip Geoffrey Saffman et Geoffrey Ingram Taylor dans un article publié le 24 Juin 1958. Ils y font également le parallèle avec l’étude des cellules de Hele-Shaw (deux plaques de verre très rapprochées entre lesquelles on injecte un ou plusieurs fluide).