Etude des fluctuations de grandeurs globales dans des systemes dissipatifs hors-equilibre

Study of the fluctuations of global variables in non equilibrium dissipative systems

• Auteur / Autrice : Sébastien Aumaître
• Direction : Stéphan Fauve
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure (sciences)

Résumé

Les fluctuations de puissance injectee dans des ecoulements turbulents ont ete etudiees sur deux dispositifs experimentaux : la convection de rayleigh-benard et l'ecoulement confine de von karman entre deux disques contra-rotatifs. Des mesures originales de forces sur une pale en mouvement dans l'ecoulement de von karman, de flux thermique, de la temperature et, de son gradient moyennes sur une ligne en convection, nous ont permis de mettre en evidence les correlations qui existent sur de grandes echelles spatiales au niveau des mecanismes d'injection d'energie dans les ecoulements turbulents. Ces correlations invalident une partie des hypotheses couramment utilisees pour predire le comportement general des fluctuations relatives de toute grandeur globale lorsque le degre de developpement de la turbulence d'un ecoulement augmente. L'utilisation de trois cellules, avec differents fluides, nous a permis d'estimer ces fluctuations relatives, sur trois decades en nombre de rayleigh, pour le flux thermique en convection de rayleigh-benard. On a ainsi constate une croissance lineaire inattendue pour l'ecart type du flux thermique en fonction du gradient de temperature impose aux parois. Dans une derniere partie, nous nous sommes attaches a tester la validite des predictions de la loi de evans, cohen, morriss sur les fluctuations de puissance dans les systemes dissipatifs hors-equilibre. Nous avons ainsi etudie au regard de cette loi : le modele numerique de burridge-knopoff d'une chaine de patins a frottement non lineaire, des simulations de milieux granulaires vibres 2d, le modele en couche goy et nos mesures experimentales de la puissance injectee dans des ecoulements turbulents.