Ondes et turbulence dans un ecoulement confine en rotation

par LIONEL LOLLINI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Claude Cambon.

Soutenue en 1997

à l'ECL .

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  • Résumé

    La rotation, via la force de coriolis, affecte la turbulence homogene en developpant une anisotropie des echelles integrales de longueur, sans toutefois que des structures tourbillonnaires bien organisees apparaissent. Dans ce travail, la rotation est associee a d'autres effets qui semblent favoriser la formation de ces structures. En particulier, l'effet de confinement et de forcage local ont un role important. L'etude de ces effets est entreprise a travers des simulations numeriques directes, entre deux parois paralleles infinies, ces dernieres etant perpendiculaires a l'axe de rotation. Un calcul preliminaire, sans turbulence, permet de retrouver le regime lineaire des ondes d'inertie, induit par la rotation a partir d'une source ponctuelle, en accord avec les observations experimentales. Une simulation analogue illustre le cas des ondes de gravite internes. Ensuite, des simulations de decroissance libre de turbulence, avec ou sans parois, montrent l'importance de l'effet de pompage d'ekman et plus generalement l'effet du confinement sur diverses quantites statistiques. Enfin, les simulations avec forcage local, confinement et rotation conduisent a une situation proche de celle de l'experience de hopfinger, browand & gagne (1982). Dans cette partie de l'etude, la turbulence, dite diffusive, est tres affectee par la rotation et des structures tourbillonnaires dont les axes sont sensiblement alignes a l'axe de rotation apparaissent. On note au passage le lien entre la population de ces structures et les nombres de rossby et de reynolds de l'ecoulement. Le nombre de reynolds influe de plus sur la duree de vie de ces structures. Comme l'experience, le calcul montre une transition structurelle abrupte entre turbulence tridimensionnelle et ecoulement domine par les tourbillons quasi bidimensionnels.


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Informations

  • Détails : 40 VOL., 107 P.
  • Annexes : 61 REF.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
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