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Thèse soutenue

Écoulement de Taylor-Couette stratifié : régimes, bifurcations et transport

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Auteur / Autrice : François Caton
Direction : Emil Hopfinger
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Cette these est consacree a l'etude experimentale et theorique de l'ecoulement de taylor-couette en presence d'une stratification axiale stable. Une analyse de stabilite lineaire predit le caractere oscillatoire du seuil d'instabilite. Les visualisations montrent que le premier regime instable est un regime d'ondes stationnaires axisymetriques. Un modele theorique base sur l'existence d'ondes internes confinees est en bon accord avec les mesures des fluctuations temporelles de densite dans ce regime. Le second regime est un regime de vortex non-axisymetriques dont la taille verticale est diminuee par la stratification, les vortex etant presents par paires a une meme hauteur et tournant a la vitesse moyenne dans l'entrefer. La transition entre le regime des ondes et celui de vortex presente de l'hysteresis. Un diagramme des bifurcations du systeme pour les deux premiers regimes est alors propose. Dans le regime suivant, nous avons note la coexistence de structures stationnaires et de defauts. Enfin nous nous sommes interesses a un regime presentant des cellules ressemblant a des vortex de taylor, mais couples par paires. Ces deux regimes presentent des spectres faiblement turbulents. Enfin, une etude du transport d'un traceur passif dans les differents regimes a ete realisee, mettant en evidence l'existence de regimes de diffusion anormale au temps courts. Au temps longs, une diffusion normale est obtenue, le coefficient de diffusion effectif augmentant de facon quadratique avec le taux de rotation du cylindre interieur.