Attracteurs d’ondes internes à trois dimensions : Analyse par tracés de rayons et étude expérimentale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Internal wave attractors in three dimensions : Ray tracing analysis and experimental study

Attracteurs d’ondes internes à trois dimensions : Analyse par tracés de rayons et étude expérimentale

Grimaud Pillet
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 997196

Résumé

Internal waves play a critical rôle in the ocean dynamics. The anisotropic dispersion relation of these waves leads to reflexion law which are different from what we are used to with acoustic waves or light rays. In the PhD thesis, we are interested in structures generated by these waves, in two dimensions then in three dimensions. In most of the 2D geometries, wave path will converge onto an attractor. We firstly study experimentally, in a trapezoidal geometry, the energy aspect of one of these attractors. Then, we survey experimentally the future of these attractors in tridimensional geometries. In some of them, reflexion leads to a trapping event in a 2D plan. This phenomenon was firstly studied by means of ray tracing, and was reproduced in both a trapezoidal and a canal geometry. The experimental obtainment of trapping could explain some in-situ measurements done in the Saint Laurent estuary, where internal wave propagation is still under scrutiny. This thesis is enhanced by two experimental studies on propagation and reflexion of an internal wave beam. Firstly, the instability generating a mean flow from a beam propagating in a three-dimensional geometry. Secondly, the generation of back-reflected waves from beam reflexion on a curved surface. These innovative results are both in agreement with the theory.
Les ondes internes de gravité jouent un rôle essentiel dans la dynamique océanique. La relation de dispersion anisotrope de ces ondes conduit à des lois de réflexions qui sont différentes de celles dont nous avons l'habitude avec les ondes acoustiques ou les rayons lumineux. Dans cette thèse de doctorat, nous nous intéressons aux structures créées par ces ondes en deux dimensions puis en trois dimensions. Dans la plupart des géométries 2D, le parcours des ondes va converger vers un attracteur. Nous étudions d'abord expérimentalement, dans une géométrie trapézoïdale, l'aspect énergétique d'un de ces attracteurs d'ondes. Nous examinons ensuite expérimentalement le devenir de ces attracteurs dans des géométries tridimensionnelles. Dans certaines géométries, la réflexion des ondes conduit à un phénomène de piégeage dans un plan 2D. Ce phénomène, d'abord étudié à l'aide de tracés de rayons, a été reproduit dans une géométrie trapézoïdale ainsi que dans une géométrie de canal. Cette mise en évidence expérimentale du piégeage pourrait expliquer certaines mesures in-situ réalisées dans l'estuaire du Saint Laurent où la propagation des ondes internes est encore mal comprise. Cette thèse est enrichie par deux études expérimentales portant sur la propagation et la réflexion d'un faisceau d'ondes interne : d'une part, l'instabilité créant un courant moyen dans le cas d'un faisceau se propageant dans une géométrie tridimensionnelle et d'autre part la génération d'ondes rétro-réfléchies lors de la réflexion sur des surfaces courbes. Les résultats novateurs que nous avons obtenus sont dans les deux cas en accord avec la théorie.
Fichier principal
Vignette du fichier
These_PILLET.pdf (32.47 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

tel-01861826 , version 1 (25-08-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01861826 , version 1

Citer

Grimaud Pillet. Attracteurs d’ondes internes à trois dimensions : Analyse par tracés de rayons et étude expérimentale. Physique [physics]. ENS de Lyon, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01861826⟩
91 Consultations
18 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More