Rôle des instabilités de Görtler et de Kelvin-Helmholtz dans le mélange turbulent des écoulements gravitaires sur pentes courbes. Approche numérique, théorique et expérimentale.

par Jérémie Dagaut

Projet de thèse en Océan, Atmosphère, Hydrologie

Sous la direction de Christophe Brun et de Guillaume Balarac.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (laboratoire) depuis le 16-10-2017 .


  • Résumé

    L'enjeu de ce projet vise à mieux comprendre et modéliser la dynamique des courants gravitaires sur pente, qui contrôlent la circulation de l'océan, de l'atmosphère et des zones côtières. Le rôle du mélange turbulent induit par les instabilités hydrodynamiques qui s'y développent est primordial. En présence de pentes courbes, il existe une compétition entre l'instabilité de cisaillement (Kelvin-Helmholtz) et l'instabilité centrifuge (Görtler). Les conditions d'émergence de ces instabilités, leur interaction et leur effet sur la dynamique globale de l'écoulement sont encore mal compris à ce jour. L'objectif de la thèse est d'utiliser en synergie la variété d'approches dont le LEGI est spécialiste (numérique, expérimentale, théorique) pour répondre à ces questions. Dans une seconde phase applicative, les données de mesures in situ effectuées dans le cadre de projets OSUG@2020 (collaboration LEGI/LTHE-IGE) seront ré-interprétées à la lumière de ces nouvelles connaissances, et des campagnes de mesures in-situ plus ciblées seront dimensionnées.

  • Titre traduit

    Görtler vortices and induced mixing in gravity currents over curved boundaries. Numerical, theoretical and experimental approaches.


  • Résumé

    Gravity currents are relevant to many geophysical and environmental flows such as salt intrusions into lakes, reservoirs and estuaries, glacial runoff into the ocean, or cold downhill airflows in mountain areas. On a larger scale they play an important role for the transport of water masses in the oceans and the understanding of their dynamics is therefore important for ocean circulation models and climate models. These currents are generated due to a density stratification which is induced by salinity differences, as in oceanic overflows, or by temperature differences, as it is more the case in the atmosphere. In the ocean, the dense currents descend the continental slope for long distances before encountering the ocean bottom or interleaving at their level of neutral buoyancy. During the descent, gravity currents have been observed to entrain the surrounding ambient water. The final properties of their water masses are dictated by the amount and properties of entrained fluid. The correct parametrization of sub-grid turbulent processes related to gravity flows over complex topography (sudden slope changes and curved slopes) are a problem of growing concern since predictions are often unreliable when the overflows themselves and the turbulent and mixing processes are not correctly included in atmospheric, coastal and oceanic circulation models.