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Theses

Internal wave attractors : from geometrical focusing to non-linear energy cascade and mixing

Résumé : La cascade d’énergie qui a lieu dans les océans, depuis les grandes vers les petites échelles, est capitale pour comprendre leur dynamique et le mélange irréversible associé. Les attracteurs d’ondes internes font partie des mécanismes conduisant potentiellement à une telle cascade. Dans ce manuscrit, nous étudions expérimentalement les attracteurs d’ondes internes, dans une cuve trapézoïdale remplie d’un fluide stratifié linéairement en densité. Dans cette géométrie, les ondes peuvent être focalisées vers un cycle limite : l’attracteur. Nous montrons que la formation de l’attracteur est purement linéaire : des petites échelles sont donc créées grâce à la focalisation des ondes. Les principales caractéristiques de l’attracteur dépendent uniquement de la géométrie trapézoïdale de la cuve. A l’échelle de l’océan, nous montrons que les attracteurs d’ondes internes sont très probablement instables. En effet, ceux-ci sont sujets à une instabilité de résonance triadique, qui transfère de l’énergie depuis l’attracteur vers un couple d’ondes secondaires. Cette instabilité et ses principales caractéristiques sont décrites en fonction de la géométrie du bassin. Pour des expériences de longue durée, l’instabilité produit plusieurs paires d’ondes secondaires, créant une cascade d’instabilités triadiques et transférant l’énergie injectée à grandes échelles vers des échelles plus petites. Nous montrons, pour la première fois de façon expérimentale, de très fortes signatures de turbulence d’ondes internes. Au delà de cet état, la cascade atteint un régime de mélange partiel du fluide stratifié. Cet ultime régime apparait indépendant de la géométrie trapézoïdale du bassin, et donc, universel. Cette thèse est complétée par une étude sur la masse ajoutée et l’amortissement par émission d’ondes d’objets oscillant horizontalement dans un fluide stratifié en densité. Cela a des applications concernant la conversion de l’énergie des marées en ondes internes.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01361201
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Tuesday, September 6, 2016 - 5:50:08 PM
Last modification on : Wednesday, November 20, 2019 - 2:52:23 AM
Document(s) archivé(s) le : Wednesday, December 7, 2016 - 1:57:25 PM

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BROUZET_Christophe_2016LYSEN01...
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Citation

Christophe Brouzet. Internal wave attractors : from geometrical focusing to non-linear energy cascade and mixing. Fluid Dynamics [physics.flu-dyn]. Université de Lyon, 2016. English. ⟨NNT : 2016LYSEN012⟩. ⟨tel-01361201⟩

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