Instabilité et turbulence dans des écoulements bidimensionnels MHD - Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1988

Instability and turbulence in two-dimensional MHD flows

Instabilité et turbulence dans des écoulements bidimensionnels MHD

Résumé

We create two-dimensional flows within a thin horizontal mercury layer subjected to a vertical uniform magnetic field. The fluid is set in motion by injecting electrical currents. The first considered flow is a couple of vortices which signs is alternated. We study through visualizations. They reveal the spatial distribution of the velocity field. We calculate the vorticity and stream function by numerical processing of digitized velocity field. These two variables allow us to characterize the encountered stationary vortex structures. Then we turn to a hexagonal network of forced vortex, and we follow the destabilization of this periodic network. We show that even well beyond the transition, destabilized flow is governed by the interaction of nonlinear waves that appeared at times of transition. When disrupting the previous flow on a large scale before the spatial period of the network, a disorganized motion appears. We show that the fluctuating velocity component is quasi homogeneous and isotropic. Velocity fluctuations play an active role in transfers of inertial energy. We check that these transfers are described by the phenomenological laws of two-dimensional turbulence.
Nous créons des écoulements bidimensionnels à l’intérieur d’une couche de mercure mince, horizontale et soumise à un champ magnétique uniforme vertical. Le fluide est mis en mouvement en injectant des courants électriques. Le premier type d’écoulements considéré est un couple de tourbillons de signes alternés. Nous l’étudions au moyen de visualisations. Elles révèlent la répartition spatiale du champ de vitesse. Nous calculons la vorticité et la fonction de courant par un traitement numérique du champ de vitesse digitalisé. Ces deux grandeurs nous permettent de caractériser les structures tourbillonnaires stationnaires rencontrées. Nous nous intéressons ensuite à un réseau hexagonal de tourbillons forcé, et suivons la déstabilisation de ce réseau périodique. Nous montrons que même bien au-delà de la transition, l’écoulement déstabilisé est gouverné par les interactions d’ondes non linéaires qui sont apparues aux moments de la transition. Lorsqu’on perturbe l’écoulement précédent à une échelle grande devant la période spatiale du réseau, un mouvement plus désorganisé apparaît. Nous montrons que la composante fluctuante de la vitesse est quasi homogène isotrope. Les fluctuations de la vitesse jouent le rôle actif dans les transferts inertiaux d’énergie. On vérifie que ces transferts sont décrits par les lois phénoménologiques de la turbulence bidimensionnelle.
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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-01340545 , version 1

Citer

Jean-Michel N'Guyen Duc. Instabilité et turbulence dans des écoulements bidimensionnels MHD. Electromagnétisme. INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE, 1988. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01340545⟩

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