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International audience; The process of data exploration is becoming an essential part of today's scientific workflows. A large number of immersive visualization environments are being explored to help researchers and experts to better understand the data and to offer intuitive interaction. Despite these benefits, shown by prior research, it is still uncommon to find them being applied to realistic scientific workflows. We argue that immersive visualization techniques will not be adopted until they can be easily integrated in the workflow of domain experts, and that specific efforts should be made to help the integration of novel and immersive visualization techniques with classically used software.

Brown \& Roshko identify the key role, as soon as 1974, of coherent structures in the mixing of a turbulenet jet. Since, the seek for coherent structures has been a major field in fluid mechanics. This manuscript follows this path, and aims at describing algorithm to compute and explore coherent structures from fluid mechanics dataset.The first part of this manuscript is dedicated to present algorithms for the computations of coherent structures from dataset. The first chapter exposes the Dynamical Modes Decomposition, and presents improvements of the method. A criterion to estimate the observability properties of components of the state vector is also presented.The second chapter aims at describing an efficient algorithm to compute Lagrangian Coherent Structures, which are somewhat equivalent to material frontiers in fluid flows, and highlight mixing dynamics.This methods are applied, in a third chapter, to caracterize the dynamics of an open cavity flow.The second parti of this manuscript is dedicated to the representation and discrimination of scientific dataset.The fourth chapter presents metaphors for the interactive exploration of scientific and volumetric dataset. The use of tangible interfaces is investigated. The last chapter deals with the differenciation between represented data, by proposing an algorithm for the differenciation between close but different signals., Depuis l'identification par Brown \& Roshko, en 1974, de structures jouant un rôle majeur dans le mélange d'un écoulement turbulent, la recherche de structures cohérentes a été un des principaux axes d'étude en mécanique des fluides.Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans cette voie.La première partie du manuscrit traite ainsi de l'identification de structures cohérentes. Elle se compose de trois chapitres abordant deux techniques d’identification. La Décomposition en mode dynamique (DMD), ainsi que des variantes généralisant son champ applicatif est présenté dans le premier chapitre. Cette méthode propose une représentation par modes spatiaux et temporels d'un ensemble de données. Une méthode pour la sélection de composantes particulièrement représentatives de la dynamique, i.e. présentant de bonnes qualités d'observabilité, se basant sur cette décomposition est également décrite dans ce chapitre.Le deuxième chapitre traite de la détection de structures cohérentes lagrangienne, par suivi de particules. Ces structures permettent d'identifier les frontières matérielles et apportent des éclaircissements sur les mécanismes du mélange au sein de l'écoulement considéré.Ces méthodes sont appliquées, dans le chapitre trois, au cas d’un écoulement incompressible affleurant une cavité ouverte.La seconde partie du manuscrit traite des questions de représentation et discrimination de données scientifiques.Une réponse à la question de la représentation de structures cohérentes a été la mise en place d'outils permettant la visualisation interactive de jeux de données scientifiques, qui dont la présentation fait l'objet du chapitre quatre. En particulier, l'utilisation d'objets tangibles, représentant les données dans le monde réel, permet une exploration plus efficace des ensembles de volumétriques de données scientifiques. La question d'une perception et discrimination efficace de données représentées, e.g. la différentiation entre deux valeurs proches, est abordée dans le cinquième chapitre.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Pertinence des champs bidimensionnels dans l’analyse des phénomènes instationnaires tridimensionnels. F. Lusseyran, J. Basley, F. Gueniat , L. Pastur L’identification de structures cohérentes dans les écoulements de fluide constitue l’un des objectifs de nombreuses études actuelles en mécanique des fluides. L’évaluation de la cohérence spatiale a été longtemps réservée à l’approche numérique, l’expérimentation devant se limiter à des corrélations temporelles du fait des moyens métrologiques disponibles. Depuis 20 ans le développement des techniques de vélocimétrie par images de particules (PIV) donne accès à des champs de vitesse tout d’abord bidimensionnels (2D) et bicomposantes coplanaires (2C), pour actuellement aborder la mesure de champs tridimensionnels complets (3D,3C). Cette évolution est motivée par le caractère le plus souvent intrinsèquement 3D des tourbillons structurant la dynamique spatio-temporelle des sillages, des jets, des écoulements impactant ou même des couches limites et des couches de mélanges. Cependant, les contraintes et les limites imposées par les techniques 3D, justifient encore largement l’exploration 2D. Dans cet exposé nous abordons la validité et les possibilités offertes par différentes décompositions modales des itérés 2D d’un champ de vitesse, résolus en temps (ou non résolus), prélevés expérimentalement ou numériquement dans un champ de vitesse 3D fortement instationnaire. Trois décompositions modales sont appliquées à l’étude d’un écoulement de référence, constitué par une cavité ouverte en interaction avec une couche limite laminaire : - la décomposition en modes propres orthogonaux (POD), la décomposition en modes de Fourier globaux, la décomposition en modes dynamiques (DMD). De plus, on peut ajouter aux propriétés propres à chacune de ces décompositions modales des propriétés physiques, comme l’incompressibilité (transmise aux modes spatiaux) ou la propagation non dispersive de modes transverses au plan de mesure. L’information apportée par l’approche 2D permet alors une incursion pertinente dans la troisième dimension.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; National audience; La dimension effective de la dynamique d'un écoulement impactant peut-être considérablement réduite par les conditions aux limites et les oscillations auto induites qu'elles engendrent. Dans ce cas la signature spectrale de ces oscillations est associée à des structures spatiales remarquables que l'on souhaite identifier. La méthode de décomposition en modes dynamique (DMD) utilisant l'opérateur de Koopman, permet justement d'extraire directement les caractéristiques des modes de Fourier d'un écoulement qui est établi et donc non-linéairement saturé. Nous appliquons la DMD pour mettre en évidence la contribution spectrale des structures longitudinales et transversales de l'écoulement en cavité ouverte.

National audience; Les structures intra-cavitaires d'un écoulement de cavité ouverte sont identifiées, pour la première fois, par une analyse en modes dynamiques sur des champs de vitesse mesurés dans un plan transverse horizontal. L'organisation spatiale et la dynamique de ces structures est discutée.