Communication Dans Un Congrès Année : 2013

Cyclones dans une bulle de savon

Tinihau Meuel
  • Fonction : Auteur
Hamid Kellay
  • Fonction : Auteur

Résumé

L'étude des écoulements turbulents bidimensionnels sur une sphère en rotation peut constituer une première étape dans la compréhension des écoulements de l'atmosphère ou du manteau terrestre. Les écoulements de l'atmosphère et du manteau terrestre sont turbulents influencés par la rotation de la terre et la convection thermique y joue un rôle important. Le système modèle que nous proposons ici est constitué d'une demi bulle de savon dont la base repose sur le bord d'un canal circulaire chauffé, d'une dizaine de centimètres de diamètre. La température inférieure de l'air ambiant est contrôlée indépendamment. L'équateur de la demi bulle est donc plus chaud que le pôle. La convection thermique engendre dans le film de la demi bulle un écoulement turbulent constitué de plumes de convection. Les plumes de convection peuvent donner naissance à des vortex cohérents. La trajectoire et l'intensité constituent les deux volets de l'étude de ces vortex. La trajectoire du centre de ces vortex est régie par une loi de puissance du déplacement quadratique moyen au cours du temps. Cette loi est valide de façon statistique pour les cyclones terrestres. Elle permet une prévision simple de leur trajectoire assortie de leur cône d'incertitude, nécessitant peu de puissance de calcul. L'intensité d'un vortex peut être caractérisée si on connaît son champs de vitesse. L'ensemencement du film de savon pour faire de la vélocimétrie par image de particules est problématique. Pour caractériser l'intensité d'un vortex dans le cas de la demi bulle de savon, la méthode que nous avons utilisée est la mesure de la vitesse lagrangienne par suivi de particules de fluide tournant dans le vortex. Les premiers résultats indiquent des oscillations de la vitesse d'une particule en lien avec la nature elliptique de sa trajectoire. Le mouvement trochoïdal observé au cours d'une phase d'intensification des cyclones terrestres est également observé sur quelques vortex de la bulle de savon. Les effets de la rotation sur les propriétés de ces vortex seront discutés.

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Citer

Tinihau Meuel, Hamid Kellay. Cyclones dans une bulle de savon. CFM 2013 - 21ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2013, Bordeaux, France. ⟨hal-03439812⟩

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