Les interactions d'un obstacle avec l'écoulement d'un fluide stratifié jouent un rôle primordial en météorologie et océanographie. La caractérisation de ce type d'écoulement reste donc cruciale pour la modélisation de différents phénomènes géophysiques tels que le mélange et la circulation océanique ou la trainée orographique dans l'atmosphère. Pour certains types de stratification, l'énergie des ondes générées par l'obstacle peut être piégée verticalement (par exemple à la base de la couche de mélange océanique ou au sommet de la couche limite atmosphérique). Dans ce cas, le milieu fluide peut être modélisé par un fluide à deux couches à l'interface duquel les ondes de gravité se propagent. L'étude présentée ici se focalise sur ces aspects, en traitant le problème d'un écoulement dans un fluide à deux couches au-dessus d'un obstacle 3D axisymétrique ou, par analogie, un obstacle en mouvement dans un fluide à deux couches. Des études expérimentales grandes échelles, réalisées dans la grande veine hydraulique stratifiée de Toulouse, sont présentées avec une attention toute particulière à la description du champ d'ondes mesuré par une méthode optique stéréoscopique. Une analyse théorique linéaire permet de rendre compte du champ d'ondes dans les différents régimes observés par une formulation non-hydrostatique. Les expériences montrent également la forte dépendance au nombre de Froude et en particulier un maximum de l'énergie potentielle proche du régime critique.