Sur quelques aspects des structures convectives et de leur dynamique
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis is devoted to the study of Rayleigh-Bénard convection. First, we present the experimental technics that we have used to visualize and to measure the convective structures generated by the instability. Optical index gradients present in the convective fluid can be used in order to get focalisation pictures or to record temperature gradients. These methods have then allowed the study of the convective structure morphology just above the threshold. We have pointed out the importance of the thermal conductivity of the horizontal boundaries in the appearance of a square pattern. But these experiments have also revealed an unexpected oscillatory behaviour of the whole structure which becomes a classical roll structure at higher Rayleigh numbers. This behaviour appears to be a function of the experimental cell geometry. A double diffusive effect is suspected to understand these facts. We present also other experiments realised in low Prandtl number fluids. We have characterized secondary flows which are suspected to initiate turbulence in convective structures.
Abstract FR:
Cette thèse est consacrée à l'étude de la convection de Rayleigh-Bénard. Tout d'abord, nous présentons les techniques expérimentales mises en œuvre pour visualiser et mesurer les structures convectives générées par l'instabilité. Les gradients d'indice optique présents dans le fluide en convection peuvent être utilisés pour former des images de focalisation ou pour enregistrer des gradients de températures. Ces méthodes ont alors permis l'étude de la morphologie des structures convectives juste après le seuil d’instabilité. Le rôle de la conductivité juste après le seuil des parois horizontales a été mis en évidence dans l'apparition d'une structure formée de carrés. Mais ces expériences ont également révélé un comportement oscillatoire inédit de l'ensemble de la structure qui transite à plus haut nombre de Rayleigh, vers la classique structure en rouleaux droits. Ce comportement est fonction de la géométrie de la cellule expérimentale. Un effet de double diffusion est alors à suspecter pour permettre une interprétation de ces faits. Nous présentons également d'autres expériences réalisées à bas nombre de Prandtl et qui ont permis la caractérisation d'écoulements secondaires qui sont pressentis comme initiateurs de turbulence dans les textures convectives.