Domaine, spécialité : Physique des liquides
Mots-Clés : Turbulence, Convection, Diffusion de la lumière
Unité d’accueil : SPEC/SPHYNX
Résumé
Le but de stage sera de participer à la mise en place d’une expérience de convection afin d’étudier la dissipation dans les couches limites dans le régime turbulent grâce à une technique innovante développée dans l’équipe : la spectroscopie d’ondes multi-diffusées.
Sujet détaillé
La convection thermique turbulente est un des moteurs de la plupart des écoulements géo- et astrophysiques et à ce titre il est donc primordiale d’en rendre compte de façon précise dans les modèles climatiques. Elle rentre aussi en jeu dans de nombreux processus industriels. Il importe donc de savoir si les lois de transport de la chaleur que l’on obtient dans les expériences bien contrôlées en laboratoire sont transposables aux écoulements naturels où les échelles sont beaucoup plus grandes. En effet, l’efficacité du transport peut être fortement affectée par la nature des couches limites qui peuvent différer fortement dans ces différents écoulements. Il est donc important de mieux connaitre la nature des couches limites et de mieux comprendre les processus de transfert à leur niveau. Des théories affirment par exemple que la fraction d’énergie dissipée dans les couches limites impacte le flux de chaleur globale transporté de la paroi chaude vers la paroi froide. L’objectif de ce stage est de mettre en place un dispositif permettant la première mesure expérimentale de l’énergie dissipée dans les couches limites en convection turbulente dans la configuration de Rayleigh-Bénard.
Pour estimer l’énergie dissipée, il faut pouvoir mesurer la norme du gradient des vitesses. Cette quantité est difficilement accessible avec les techniques d’anémométries classiques qui mesurent les champs de vitesses avec une résolution limitée. Ces gradients sont également couteux à obtenir numériquement sur des temps longs. Mais nous avons mis au point une technique de mesure directe de la norme des gradients de vitesse grâce à la Spectroscopie par diffusion multiple (Diffusing Wave Spectroscopy). Nous avons déjà qualifié cette méthode sur écoulements modèle et nous l’avons appliqué avec succès sur des écoulements turbulents. Nous avons ainsi pu étudier la dynamique des structures dissipatives à la parois d’un écoulement turbulent. En convection, elle nous permettra de mesurer les structures dissipatives et le taux énergie dissipée afin d’estimer la nature des couches limites (laminaire ou turbulente ?) en fonction du forçage.
Le stage se déroulera au sein de l’équipe SPHYNX du SPEC au CEA-Saclay où nous nous intéressons aux aspects fondamentaux de la turbulence et à leurs applications aux écoulements géophysiques.
Lieu du stage
CEA-Saclay, (91) Essonne, France
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Master 2
- Poursuite possible en thèse : Oui
- Date limite de candidature : 27 septembre 2024
Compétences requises
Langue : Anglais
Liens utiles
- Site web du laboratoire : iramis.cea.fr/spec/sphynx
- Page personnelle du responsable de stage
Responsable du stage
Sébastien Aumaître
Tél. : 01 69 08 74 37
Email :