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Vendredi 25 mars 2016 à 11h00 en salle K118

Olivier Liot, Université de Navarre, Pampelune, Espagne

Titre : Nouvelles approches expérimentales en convection thermique turbulente.

Contact : Alain Cartellier (équipe EDT)

Résumé/Abstract : Les écoulements induits par un forçage thermique sont omniprésents dans la nature et dans l’industrie. Ils interviennent notamment dans les écoulements atmosphériques, la tectonique des plaques ou le refroidissement de réacteurs nucléaires. En laboratoire, un système modèle très étudié est celui de Rayleigh-Bénard. Il s’agit d’une couche de fluide horizontale confinée entre une plaque chaude en bas et une plaque froide en haut. Les variations de densité induites provoquent dans certaines conditions l’apparition d’un écoulement sans forçage mécanique. Si le forçage thermique est suffisant, celui-ci peut devenir turbulent. Des études variées ont été menées afin de comprendre les propriétés du champ de vitesse et du transport de chaleur au sein de cet écoulement [1]. Toutefois, de nombreuses questions restent encore ouvertes [2].
Après avoir introduit les différents mécanismes en jeu dans la convection thermique turbulente, je présenterai deux aspects expérimentaux mis en place par l’équipe Convection du Laboratoire de Physique (ENS de Lyon). Le premier consiste en un suivi Lagrangien de particules immergées dans l’écoulement. J’évoquerai rapidement des expériences menées à l’aide d’une particule instrumentée munie de capteurs de température. J’aborderai ensuite les statistiques turbulentes obtenues à l’aide de particules sub-millimétriques, en particulier les effets de l’inhomogénéité de l’écoulement. Le second aspect s’emploie à étudier la structure de la couche limite lorsque la plaque du bas est couverte de rugosités contrôlées ̶ ces dernières provoquant une augmentation du transfert thermique supérieure à l’augmentation de surface associée. Nous verrons alors que la couche limite transite vers la turbulence en présence de rugosités.

[1] Lohse, D. & Xia, K.-Q. (2010). Small-scale properties of turbulent Rayleigh-Bénard convection. Annual Review of Fluid Mechanics, 42, 335–364
[2] Chillà, F. & Schumacher, J. (2012). New perspectives in turbulent Rayleigh-Bénard convection. The European Physical Journal E : Soft Matter and Biological Physics, 35(7), 1–25.