Turbulence bidimensionnelle et convection thermique : système modèle pour étudier les évènements rares en turbulence atmosphérique - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2008

Two-dimensional turbulence and thermal convection: model system to study events in atmospheric turbulence

Turbulence bidimensionnelle et convection thermique : système modèle pour étudier les évènements rares en turbulence atmosphérique

Abstract

The two-dimensional hydrodynamics is of major interest for understanding of atmospheric phenomena as various as formation structures such as hurricanes. Thermal convection is probably essential. Soap films represent an ideal tool in the study of the two-dimensional turbulence. The subject of this thesis is the study of thermal convection in a half-bubble. The thermal gradient between the equator and the pole generates turbulence around the equator and gives rise to single large vortex near the pole. these vortices move randomly on the surface of the half-bubble. At first i was interested in characterize the movement of these structures. The study of the mean square displacement of the center of the vortex shows a law scale which shows a super-diffusive behavior. By analogy we compared our vortices with large scales structures such as hurricanes, and we demonstrated a similar dynamic between our whirlpools and hurricanes, namely a super-diffusive behavior. A study of turbulence generated by thermal convection also been performed. More specifically, we studied the thickness fluctuations but also the velocity field and temperature. In the case of the thickness, the results are consistent with the theory of the stratified turbulence. Meanwhile, the temperature has an amazing transition from a intermittent behavior for low temperature gradients, to a non intermittent behavior when the temperature gradient increases. This dynamic is correlated with the velocity field that shows this same transition.
Depuis quelques années déjà, les films de savon représentent un cadre idéal pour étudier les écoulements 2D et également la turbulence bidimensionnelle ( Couder). Il s'agit ici d'étudier la convection thermique dans une demi-bulle de savon. Le gradient thermique entre l'équateur et le pôle engendre une turbulence autour de l'équateur et donne naissance à des structures tourbillonnaires uniques de grandes tailles proches du pôle. Je mettrais en évidence une dynamique identique entre les tourbillons formés à la surface de la demi-bulle et les systèmes que l'on observe dans la nature ( les ouragans), à savoir un comportement super-diffusif. Une étude de la turbulence engendrée par la convection thermique a également été réalisée. La température présente une transition étonnante d'un comportement intermittent pour les gradients de température faible, à un comportement non intermittent lorsque l'on accroît le gradient de température. Cette dynamique est corrélée avec celle du champ de vitesse qui montre également cette transition.
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Dates and versions

tel-00914007 , version 1 (04-12-2013)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00914007 , version 1

Cite

Fanny Seychelles. Turbulence bidimensionnelle et convection thermique : système modèle pour étudier les évènements rares en turbulence atmosphérique. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. université Bordeaux 1, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00914007⟩

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