Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

Nos tutelles

CNRS

Nos partenaires

Rechercher





Accueil > Actualités > Séminaires > Séminaires 2010

Mardi 23 Février 2010 à 11:00 Salle Séminaire Labo 3SR bat E

Thomas Dubos (Laboratoire de Météorologie Dynamique, Ecole Polytechnique, Palaiseau)

Titre/Title :
Instabilités secondaires dans la couche limite d’Ekman

Contact :
Christophe Brun

Résumé/Abstract :
La couche limite d’Ekman se forme au voisinage d’une paroi dans un
écoulement tournant. C’est également un modèle conceptuel de la couche
limite atmosphérique qui a été très utile pour interpréter la formation
de certaines circulations, qui peuvent se manifester par des allées
nuageuses. Pourtant sa transition vers la turbulence est largement
inexplorée, seule l’instabilité primaire ayant été étudiée théoriquement
et expérimentalement en détail, notamment par Lilly et Brown. Cette
instabilité primaire conduit à la formation de tourbillons de type
Kelvin-Helmholtz (KH). Néanmoins la force de Coriolis et le profil de
base en spirale compliquent la situation. Je présenterai une analyse de
l’instabilité secondaire de ces tourbillons dans le cas non-stratifié
(neutre) ainsi que des résultats préliminaires dans le cas stratifié.
Dans la couche d’Ekman neutre, le seuil d’apparition de l’instabilité
secondaire dépend fortement de l’angle relatif de la paroi et du vecteur
de Coriolis : lorsque cet angle n’est pas droit, un écoulement
géostrophique "d’Est" retarde l’instabilité secondaire. Une analyse
énergétique du mécanisme d’instabilité ne permet pas de l’attribuer
majoritairement à l’écoulement dans le plan transverse au tourbillon de
KH ou à sa composante axiale.
Dans le cas stratifié les nombres de Reynolds modérés que nous avons
considérés mettent en jeu un mécanisme d’instabilité secondaire très
proches du cas non-stratifié. Néanmoins l’enroulement des isopycnes dans
les tourbillons de KH crée une zone lègèrement instable statiquement. Un
plus grand nombre de Reynolds ou de Prandtl pourrait permettre la
formation de gradients de densité plus forts et donner à l’instabilité
statique un rôle prépondérant.