Turbulent convection in Rayleigh-Bénard cells with modified boundary conditions

Résumé : Le présent document est consacré à l’étude des écoulements à grande échelle dans la convection turbulente de Rayleigh-Bénard, et de l’influence exercée par différents facteurs sur leur structure et leur évolution temporelle. Ce travail se compose de trois parties. Dans la première partie, nous étudions la structure et l’évolution temporelle des écoulements à grande échelle à l’intérieur d’une cellule carré (2D) de type Rayleigh-Bénard. La caractérisation proposée mélange une approche statistique avec une approche physique en s’appuyant sur l’évolution du moment cinétique angulaire ainsi que sur l’évolution des énergies cinétiques et potentiel disponibles, pour mettre en évidence les mécanismes physiques sous-jacents. Nous essayons par la suite de relier ces mécanismes aux structures persistantes observées et à leur évolution temporelle. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur les changements dans la circulation à grande échelle résultant de l’imposition d’une condition de surface libre dans une cellule carré (2D) de type Rayleigh-Bénard, ainsi brisant la symétrie haut/bas. Cette configuration présente une température moyenne plus faible, un flux de chaleur amélioré et des fluctuations accrues par rapport au cas classique. Dans la dernière partie, nous nous concentrons sur les changements dans la circulation à grande échelle, cette fois résultant de l’imposition d’un fort degré de confinement latéral dans une cellular rectangulaire mince (3D) de type Rayleigh-Bénard. Cette configuration présente la formation des grandes structures cohérentes dans la direction verticale, connues sous le nom des canaux turbulents, au lieu d’une circulation à l’échelle du système. Le confinement présente également une forte influence sur différentes quantités globales, tels que les numéros de Nusselt et Reynolds. Afin d’aider à l’exploration du régime sévèrement confiné, nous développons et validons un modèle de dimensionnalité réduit avec corrections inertielles. En utilisant ce modèle, nous sommes en mesure d’explorer l’espace des paramètres et effectuer des observations dans la limite d’un fort confinement.
Type de document :
Thèse
Fluids mechanics [physics.class-ph]. Université Pierre et Marie Curie, 2017. English
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Contributeur : Andrés Alonso Castillo-Castellanos <>
Soumis le : jeudi 5 octobre 2017 - 00:47:46
Dernière modification le : vendredi 27 octobre 2017 - 12:07:31

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  • HAL Id : tel-01609741, version 2

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Andres Castillo-Castellanos. Turbulent convection in Rayleigh-Bénard cells with modified boundary conditions. Fluids mechanics [physics.class-ph]. Université Pierre et Marie Curie, 2017. English. 〈tel-01609741v2〉

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