Mélange d'interfaces de densité en écoulements de Taylor - Couette

par Estelle Guyez

Thèse de doctorat en Physique. Énergétique

Sous la direction de Jan-Bert Flór et de Emil Hopfinger.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Cette thèse est une étude expérimentale sur mélange par des écoulements anisotropes turbulents en fluide stratifié. Il s'inscrit dans un projet sur l'étude globale de la structure de l'océan, principalement de sa couche supérieure. Le mélange est étudié en détail, à partir d'expériences réalisées en bicouche de densité dans un dispositif Taylor - Couette. En régime laminaire, le transport dans les zones initialement homogènes est moins intense que le flux de matière arrachée au niveau de l'interface. De multiples interfaces de densité apparaissent et leur action combinée contrôle les flux verticaux de densité. En régime turbulent, on trouve une relation entre flux et gradient de densité qui prédit un flux maximum pour des nombres de Richardson RIO d'environ 10. Un regain d'efficacité est observé pour les très grandes valeurs de RIO. Ces résultats vont dans le sens de la théorie de Balmforth (1998). Pour ces fortes valeurs de RIO, l'observation de l'écoulement par L. I. F. , indique une activité intense des ondes et la présence de structures turbulentes de très petites échelles.


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  • Titre traduit

    Mixing of density interfaces in Taylor - Couette flows


  • Résumé

    The aim of this work is to study the mixing of stratified fluid by anisotropic turbulent flows. It's part of a larger project on the mixing of the ocean upper layer. Details on the mixing have been obtained using measurements on the evolution of a two-layer Taylor - Couette flow. In the laminar regime, the vertical transport in the homogeneous layer is smaller than the interfacial flux and several density interfaces appear at different heights. Their interaction (bifurcation or merging) controle the subsequent density flux. In the turbulent regime, the results compare well with the literature on mixing : The relation between density flux and density gradient exhibit a maximum for a Richardson number RIO = 10, and an increase in efficiency is observed for high RIO, corresponding to the theory of Balmforth (1998). For these high RIO, observations highlight the presence of wave-breaking events and related small-scale turbulence near and within the interface.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (166 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-165

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0044
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0044/D
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