Note ABES Etude expérimentale d'instabilités à travers la convection turbulente de Rayleigh-Bénard et les instabilités de trajectoires de bulles en ascension Experimental study of instabilities in turbulent Rayleigh Benard Convection and Path instability of rising bubbles Convection de Rayleigh-Bénard en rotation Panache Fluorescence induite par laser Colonne de vortex Convection de RayleigInstabilités de trajectoire de bulles Courbe de stabilité marginale Rotating Rayleigh-Bénard convection Plumes Laser Induced Fluorescence Vortex column Bubbles’ path instability Marginal stability curve 532.5 620.1 Convection de Rayleigh-Bénard Turbulence Instabilités hydrodynamiques Fluorescence induite par laser Les présents travaux portent sur deux problèmes classiques de mécanique des fluides: la convection turbulente de Rayleigh-Bénard en rotation et l’instabilité de la trajectoire de bulles en ascension dans un liquide. Pour ce qui concerne la convection turbulente de Rayleigh-Bénard en rotation, les champs de vitesse et de température ont été mesurés respectivement par PIV (Particle Image Velocimetry) et par LIF (Laser Induced Fluorescence) dans le plan de symétrie vertical de notre cellule cylindrique de rapport d’aspect 1. Les résultats de PIV confirment l’affaiblissement de la circulation à grande échelle en fonction des nombres Rossby décroissants – jusqu’à sa disparition totale – ainsi que la formation de colonnes de vortex en régime dominé par la rotation. Par des corrélations croisées sur le champ de vitesse, il a été possible de montrer expérimentalement que la vorticité dans les colonnes changeait de signe au centre de la cellule. Les fluctuations de vitesses dans la cellule sont fortement anisotropiques et suivent une loi d’échelle en Ro0.2 en régime affecté par la rotation. La température des colonnes de vortex tout comme celle des panaches a été estimée par des mesures LIF. Pour ce qui concerne l’instabilité de la trajectoire de bulles en ascension, les bulles petites montent verticalement, alors qu’au-dessus d’une certaine taille, elles montent en zigzag ou en suivant une trajectoire hélicoïdale. De nouveaux points expérimentaux sur la courbe de stabilité marginale ont été obtenus en travaillant dans des huiles de silicone de 5 et 10 cst et dans l’eau. L’accord avec les résultats des simulations numériques les plus récentes n’est que partiel. La vitesse ascensionnelle, la fréquence et l’amplitude des oscillations ont été mesurées et suggèrent une bifurcation de Hopf supercritique The present work focuses on two common fluid flow problems namely, Turbulent Rayleigh-Bénard Convection and Path instability of rising bubbles immersed in a liquid. Concerning Rotating Turbulent Rayleigh-Bénard Convection, the flow field and temperature field were measured respectively by Particle Image Velocimetry (PIV) and Laser Induced Fluorescence (LIF) in a vertical plan of symmetry of our cylindrical cell of aspect ratio 1. The weakening of the Large Scale Circulation with decreasing Rossby number - leading to its complete disappearance - was confirmed as well as the formation of vortex columns in the rotation dominated regime. By doing velocity cross correlations, it has been possible to prove experimentally that the vorticity of the columns change direction in the cell’s center. The velocity fluctuations in the cell are highly anisotropic and follow a scaling of Ro0.2 in the rotation affected regime. The temperature of the vortex columns as well as of individual plumes has been estimated by LIF measurements. Concerning the Path instability of rising bubbles, small bubbles rise in straight path, whereas beyond a critical size, bubbles rise in zigzag or helical path. Some new experimental points on the marginal stability curve have been obtained by working in silicon oils of 5 and 10 cst and in water. The agreement with the most recent numerical simulations is only partial. The rise velocity, frequency and amplitude of oscillation have also been measured and suggest a supercritical Hopf bifurcation. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 7754244 Université de Strasbourg Strasbourg 2020-12-31 https://theses.hal.science/tel-02517951 application/pdf 7672536 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/Moturi_ViswaMaitreyi_2019_ED269.pdf http://www.theses.fr/2019STRAD030/abes https://theses.hal.science/tel-02517951 https://theses.hal.science/tel-02517951 https://theses.hal.science/tel-02517951 Moturi Viswa Maitreyi 1992-07-05 IN 243113196 https://theses.fr/2019STRAD030 2019STRAD030 https://doi.org/10.70675/0607b361z64aaz43b0z9804zffd4c17b388b 2019-09-30 Mécanique des fluides Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Funfschilling Denis MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 152220534 Hoarau Yannick MADS_PRESIDENT_DU_JURY 068954786 Funfschilling Denis MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 152220534 Hoarau Yannick MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 068954786 Métivier Christel MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 114528454 Shishkina Olga MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 243121091 Dusek Jan MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 074616722 Weiss-König Stephan MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 156380137 Rimbert Nicolas MADS_MEMBRE_DU_JURY_7 081619103 Mosé Robert MADS_MEMBRE_DU_JURY_8 060771917 Métivier Christel MADS_RAPPORTEUR_1 114528454 Shishkina Olga MADS_RAPPORTEUR_2 243121091 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:530 ddc:620 Funfschilling Denis Hoarau Yannick Funfschilling Denis Hoarau Yannick Métivier Christel Shishkina Olga Dusek Jan Weiss-König Stephan Rimbert Nicolas Mosé Robert Métivier Christel Shishkina Olga École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 7754244