Etude en laboratoire d'un courant de gravité turbulent sur un talus continental - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Laboratory study of turbulent gravity currents on a continental slope

Etude en laboratoire d'un courant de gravité turbulent sur un talus continental

Résumé

This study characterizes the dynamics of a turbulent gravity current flowing down a uniform slope in a rotating media. These dense overflows are of particular interest in oceanography since it is an important mechanism in renewing deep water as part of the global thermohaline convective cycle. The large Coriolis turntable (LEGI) is used to study at the laboratory scale, a gravity current in similarity with the oceanic scales.
The propagation of such currents is strongly influenced by rotation, bottom topography and mixing with the ambient fluid, that induce unstable dynamics. Interactions between the gravity current and the ambient fluid, due to entrainment and detrainment phenomena, control the stabilization depth of the main current along the coast, as well as its velocity and density.
Scaling laws are derived, describing the main properties of the flow along the slope, where the buoyancy flux is conserved.
This highly turbulent regime leads to a self-similar behaviour of the flow.
Analysis of experimental results allowed to check these scaling laws and to study the turbulent structure of the flow.
Large scale instabilities are observed, generating cyclonic vortices also visible in oceanic flows. The sudy of their characteristics suggests the mechanism of their formation. A qualitative comparison of experimental results was made with in-situ measurements in the Denmark Strait Overflow.
La dynamique des courants de gravité turbulents sur une pente uniforme en rotation est analysée par des expériences. Ces écoulements denses jouent un rôle important en océanographie dans le renouvellement des eaux profondes qui font parties du cycle de convection thermohaline global. La grande cuve tournante Coriolis (LEGI) permet d'étudier à l'échelle du laboratoire un courant de gravité en similitude avec les échelles océaniques.
La propagation de ces courants est fortement influencée par la rotation et le mélange turbulent avec le milieu ambiant, et sa dynamique est instable. Les interactions entre le courant et le milieu ambiant liées aux phénomènes d'entraînement et d'extraction de fluide, contrôlent la position de stabilisation du courant le long des côtes, sa densité et sa vitesse. Des lois d'échelle basées sur la conservation du flux de flottabilité sont proposées, décrivant l'évolution des principales caractéristiques de l'écoulement le long de la pente.
Elles montrent le caractère auto-similaire du courant de gravité. L'analyse des résultats expérimentaux permet de vérifier ces lois et d'étudier la structure turbulente de l'écoulement.
Des instabilités de plus grande échelle sont observées, générant des tourbillons cycloniques qui sont également visibles dans les écoulements océaniques. Leur étude permet de suggérer le mécanisme de leur formation. Les résultats expérimentaux sont comparés par similitude aux mesures in-situ du courant dense s'écoulant par le détroit du Danemark.
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Dates et versions

tel-00011713 , version 1 (02-03-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011713 , version 1

Citer

Sabine Décamp. Etude en laboratoire d'un courant de gravité turbulent sur un talus continental. Océan, Atmosphère. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011713⟩
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