L' expérience de Vincennes : thermodynamique des cavités souterraines et panaches turbulents en contexte non-adiabatique

par Catherine Crouzeix

Thèse de doctorat en Géophysique interne

Sous la direction de Jean-Louis Le Mouël et de Frédéric Perrier.

Soutenue en 2005

à l'Institut de Physique du Globe (Paris) .


  • Résumé

    La carrière souterraine de Vincennes est une cavité de près de 20000 m2 de surface, pour 2,5 mètres de haut en moyenne, située à 18 mètres de profondeur sous le bois de Vincennes, à Paris. Nous avons instrumenté ce site pour étudier la réponse d'un système de subsurface à des sollicitations naturelles ou artificielles. Pour cela, notre approche expérimentale consiste à suivre la température de la carrière à long terme en plusieurs endroits clefs, ainsi qu'a�� étudier l'effet de l'introduction de sources thermiques dans une salle dédiée de la carrière. Tout au long de cette étude, nous nous sommes concentrés sur la compréhension de la nature des transferts de chaleur aux parois. Les mesures effectuées dans le puits d'accès reliant la carrière à l'extérieur montrent que ces transferts sont importants, notamment lors des avalanches d'air froid se produisant en hiver. Ces mouvements d'air turbulents ont été également étudiés en les comparant aux phénomènes observés lors des expériences de Rayleigh-Bénard, dans l'idée de comprendre l'organisation des circulations verticales d'air associées aux fluctuations turbulentes. Dans la carrière, les variations de température induites par celles de la pression atmosphérique sont aussi tamponnées par les échanges thermiques avec la roche. Les expériences de chauffage ont permis de mettre en évidence l'effet de ces transferts sur la relaxation de la température dans la salle à court et long terme. La stratification thermique observée lors des expériences est également contrôlée par les échanges de chaleur entre l'air et la roche. Des mesures préliminaires effectuées dans le panache turbulent créé par la source indiquent que les milieux souterrains sont des endroits prometteurs pour l'étude des propriétés moyennes et des caractéristiques de la turbulence des panaches, de la stratification qu'ils engendrent dans leur environnement, et plus généralement pour l'étude de l'évolution des systèmes naturels

  • Titre traduit

    ˜The œVincennes experiment : thermodynamics of underground cavities and turbulent plumes in a non-adiabatic context


  • Résumé

    The underground quarry of Vincennes is a cavity with an area of about 20,000m2 and a mean height of about 2. 5 m, located at a depth of about 18 m underneath the Vincennes park in Paris. We have instrumented this site to study the reponse of a subsurface system to natural or artificial sollicitations. Our experimental approach consists in the long term monitoring of the temperature in several key places of the quarry together with the study of the effect of the introduction of thermal sources in a dedicated room of the quarry. In the course of this study, we focus on the understanding of the nature of the heat exchanges at the boundaries. The measurements performed in the acces pit connecting the quarry to the atmosphere show that these transfers are important, in particular during the avananches of cold air occuring in winter. These turbulent air flows have also been studied by comparing them with the phenomena observed in Rayleigh-Bénard experiments, to understand the organization of the flow associated to turbulent fluctuations. In the quarry, the temperature variations induced by atmospheric pressure variations are also damped by thermal exchanges with the wall. The heating experiments show the effect of these transfers on the relaxation of the temperature in the short and the long term. The thermal stratification observed during these experiments is also controled by heat exchanges from the air to the rock. Preliminary measurements performed in the plume above the heat source indicate that underground systems are promissing places to study the mean and turbulent properties of plumes, the stratification induced in their neighborhood, and more generaly the evolution of natual systems

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([387] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 207-215

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
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  • Cote : T GLOB 2005 18

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05 GLOB 0018
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