Une simulation informatique montre en détail ce qui se passe dans les microsecondes après le débouchage d’une bouteille de champagne : différents types d’ondes de choc sont créés, après quoi les verres peuvent être remplis.

Déboucher une bouteille de champagne froide libère du dioxyde de carbone dans une série d’ondes de choc, dont certaines se déplacent plus vite que la vitesse du son.

Déboucher du champagne peut sembler simple, mais des images à haute vitesse ont déjà montré que du dioxyde de carbone froid s’échappe sous haute pression dans une série d’étapes plus compliquées que prévu. « Vous pouvez voir le champagne comme un mini laboratoire de physique des fluides », déclare un physicien Robert Georges de l’Université de Rennes 1 en France.

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ondes de choc

Georges et ses collègues ont simulé le débouchage d’une bouteille de champagne sur un ordinateur pour déterminer la vitesse et la forme des ondes de choc qu’il crée. Leur simulation consistait en une bouteille, un jet de gaz s’en échappant, et le bouchon de la bouteille s’envolant et continuant à se déplacer devant le gaz. L’ordinateur a résolu les équations de Navier-Stokes, une série d’équations mathématiques bien connues mais notoirement délicates qui décrivent comment les liquides froids s’écoulent sous une certaine pression et rencontrent des murs et des obstacles.

L’équipe a constaté qu’immédiatement après l’explosion du bouchon, le gaz n’a pas assez de place pour tirer directement. En conséquence, il forme une onde de choc rapide à expansion circulaire qui ressemble à une couronne.

Deux tiers de milliseconde plus tard, le bouchon s’éloigne suffisamment du goulot de la bouteille pour que le gaz forme un jet supersonique cylindrique. Le gaz continue de sortir de la bouteille et entre en collision frontale avec le bouchon, le ralentissant et formant une vague derrière le bouchon.

Petite explosion

Après une milliseconde entière, suffisamment de gaz a quitté la bouteille pour faire baisser considérablement la pression dans la bouteille, ralentissant le flux de dioxyde de carbone. Ensuite, le champagne se dépose et vous pouvez verser le tout dans des verres.

Les flux de gaz les plus rapides ont pris naissance au tout début du débouchage, atteignant des vitesses de près de 1 500 kilomètres à l’heure, environ 20 % plus rapides que la vitesse du son.

Les détails précis du débouchage du champagne pourraient aider les chercheurs à mieux comprendre les technologies impliquant des courants supersoniques, comme les fusées dont les moteurs émettent du gaz supersonique, ou les sous-marins supersoniques, par exemple.

Georges et ses collègues prévoient de rendre leurs simulations plus détaillées à l’avenir, en modélisant des bouteilles de différentes températures, formes et tailles.