La convection thermique dans un fluide a viscosite variable. Application a la terre

Thermal convection in a variable viscosity fluid. Applications to the earth

• Auteur / Autrice : Anne Davaille
• Direction : Claude Jaupart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Des experiences de laboratoire ont ete realisees pour determiner les caracteristiques de la convection thermique a haut nombre de rayleigh en regime transitoire dans les fluides a haut nombre de prandtl dont la viscosite depend fortement de la temperature. La couche de fluide initialement isotherme est brusquement refroidie a sa limite superieure a t=0 tandis que sa limite inferieure reste isolee. Les nombres de rayleigh etudies varient de 10#6 a 2. 10#8, et les contrastes de viscosite entre la limite superieure froide et l'interieur bien melange, de 1. 5 a 10#6. Les instabilites thermoconvectives, sous la forme de panaches descendants, conduisent a des fluctuations de temperature, qui s'attenuent lorsque le contraste de viscosite augmente. Ces caracteristiques s'expliquent par la formation d'un couvercle conductif, et donc stagnant , qui encaisse la majeure partie du contraste de viscosite. En dessous de ce couvercle conductif, la convection se developpe dans une couche ou le contraste de viscosite n'excede pas 15. Des mesures de temperature et de flux de chaleur, ont ete deduites des lois d'echelles donnant le temps de demarrage de la convection, le flux de chaleur et l'epaisseur du couvercle conductif. Ces lois nous ont permis d'extrapoler nos resultats a la terre dans deux cas, le refroidissement des lithospheres oceanique et continentale, et le refroidissement des lacs de lave