Fluid Mechanics and Acoustics Laboratory - UMR 5509

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Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
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Pierre Augier - LEGI, Grenoble

Efficacité de mélange de la turbulence fortement stratifiée : expériences dans la plate-forme Coriolis et open-science

Vendredi 8 septembre 2017 , ECL, bât H10 salle B11

Efficacité de mélange de la turbulence fortement stratifiée : expériences dans la plate-forme Coriolis et open-science

Les simulations numériques des écoulements géophysiques nécessitent une paramétrisation du mélange et il a été démontré que la méthode de paramétrisation influence notablement les résultats à grandes échelles des simulations. Pour les codes océaniques, la paramétrisation est généralement basée sur l’hypothèse forte d’une efficacité de mélange constante. Pourtant, des études montrent que l’efficacité de mélange varie en fonction de l’influence de la stratification et de la viscosité sur l’écoulement, mais aussi du type d’écoulement (notamment ondes internes ou tourbillons). Malheureusement ces variations restent encore trop mal connues pour pouvoir proposer de nouvelles modélisations cohérentes et efficaces.

Pour les expérimentateurs, l’étude de cette problématique pose plusieurs difficultés. (1) Une variation de la vitesse modifie à la fois l’importance de la stratification et de la viscosité sur la dynamique des écoulements. (2) Il est nécessaire de mesurer à la fois la dissipation d’énergie cinétique et le mélange. (3) Un régime dynamique de turbulence fortement stratifiée ne peut être étudié qu’avec des expériences de très grande taille. (4) Produire des stratifications dans une grande cuve est assez long et coûteux et on est limité en stratification.

Je présenterai des expériences de mélange en milieu stratifié effectuées pendant l’été 2017 dans la plate-forme Coriolis. L’écoulement est forcé par le mouvement de peignes de gros cylindres verticaux (créant majoritairement des tourbillons) ou horizontaux (créant des ondes). Six sondes (dont trois montées sur des unités de translation) sont utilisées pour suivre l’évolution de la stratification. La vitesse est mesurée par PIV horizontale scannée verticalement et PIV 2D verticale. On montrera que ce dispositif permet de forcer des écoulements dans différents régimes dont celui typique des écoulements géophysiques et d’estimer l’efficacité de mélange associée à ces régimes.

Je discuterai aussi de méthodes inspirées du logiciel libre utilisées pour le contrôle de ces expériences et l’acquisition, le traitement et le partage des données. Je présenterai les outils ayant été développés pour ces expériences qui pourraient être utiles à d’autres expérimentateurs en mécanique des fluides.

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