États localisés dans les systèmes fluides : application à la double diffusion

Spatially localized states in fluid systems : application to double diffusion

• Auteur / Autrice : Cédric Beaume
• Direction : Alain Bergeon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Chaleur -- Convection

Diffusion (physique)

Mots clés libres

États localisés

Écoulement tournant

Convection thermique

Snaking

Double diffusion

Convection thermosolutale

Résumé

Les états spatialement localisés sont des solutions physiques possédant une structure spatiale particulière en une région bien définie d'un domaine structuré différemment. Nous nous intéressons aux états spatialement localisés susceptibles de se former lorsqu'une convection d'origine thermique est couplée à une convection d'origine solutale ou induite par la rotation du système. Trois configurations physiques différentes sont abordées : la convection de double diffusion induite par des gradients thermiques et solutaux verticaux dans des couches fluides bidimensionnelles, celle induite par des gradients horizontaux dans des cavités tridimensionnelles et la convection de Rayleigh-Bénard en présence de rotation. Dans chacun des cas, des solutions spatialement localisées sont obtenues et analysées en utilisant la théorie des systèmes dynamiques. Les résultats obtenus dans ce travail révèlent différents scénarios d'un même mécanisme baptisé snaking, observé et analysé è l'aide d'équations modèles.

Spatially localized states are physical solutions with a particular structure in a well-defined region in space that is embedded in a different background. We focus here on such states that are formed when thermal convection is coupled to solutal or Coriolis forcing. Three different physical configurations are studied: doubly diffusive convection with vertical gradients of temperature and concentration in two-dimensional fluid layers, doubly diffusive convection with horizontal gradients in three-dimensional fluid layers and Rayleigh-Bénard convection in the presence of rotation. In each of these cases, spatially localized solutions are computed and analyzed using dynamical systems theory. Our results reveal different variations of snaking, a mechanism observed and analyzed using model equations.