Plateforme PERPET

Premiers pas (ou premiers tours…)

Philippe ODIERSylvain JOUBAUD

(Plateforme pour l’Etude en Rotation de Phénomènes et d’Ecoulements Terrestres)

Origin of the project

• Born in and lead by the « internal waves » team in Lyon

• Internal Collaborations: Turbulence (J.F. Pinton, R. Volk)Convection (F. Chillá, B. Castaing)MHD (N. Plihon)Granular flows (N. Taberlet, J.C. Géminard)

• External collaborations in LyonLST – ENS Lyon (T. Alboussière, S. Labrosse)LMFA Ecole Centrale- équipe Onde et Turbulence (F. Godefert, A. Lawrie)

• Open to any proposal from outside…

Funding

• CNRS : 62%• ENS : 30%• Fédération de Recherche A.M. Ampère : 5%• LMFA : 3%

Scientific Aims

• Stratified fluids– internal waves• Convection• Cristallisation• Turbulence • MHD ?• Granular flows ?• …

Stratified fluids in rotation

Competition inertial waves/internal waves

Coriolis parameter f=2W, buoyancy frequency N

or

Dispersion relation:

(oceanic situation)

Stratified fluids in rotation Reflection at critical angle

T. Dauxois and W. Young.Near-critical reflection of internal waves. J. Fluid Mech., 390:271–295 (1999).

P. Odier, J. Chen, M. K. Rivera, and R. E. Ecke. Fluid mixing in stratified gravity currents: the Prandtl mixing length. PRL, 102(13), 134504 (2009).

S. Joubaud, J. Munroe, P. Odier, T. Dauxois, Experimental parametric subharmonic instability in stratified fluidsPhys. Fuids 24, 041703 (2012).

Instability and contribution to oceanic mixing

G. Bordes, F. Moisy, T. Dauxois, and P.-P. Cortet. Experimental evidence of a triadic resonance of plane inertial waves in a rotating fluid. Phys. Fluids, 24 :014105, 2012.

Turbulence in rotationF. Godefert (LMFA), A. Lawrie (U. Bristol)

Entrainment by an axisymmetric jet in a rotating fluid

LES simulation (radial velocity component)

W

W

z

u(z)Ro(z)

Re(z)

r(z)

Turbulence in rotation

Placing the LEM on the turntable !!!

Entrainment by an axisymmetric jet in a rotating fluid

Convection

Regime of convection in rotation where rotation and gravity axis are not parallel

Excentered convection cell on the turntable

Non vertical « gravity »

F. Chillá, B. Castaing (ENS Lyon)

Cristallisation

Influence of rotation on cristallisation(cristallisation of Earth core)

Influence of a magnetic field

T. Alboussière (LGL)

Mise en place de la plate-forme

Début 2013Caractéristiques :

• diamètre=2 m• Ωmax=60 tr/min• Mmax=750 kg

Mise en place de la plate-forme

Possibilité de construire sur la table une structure adaptée à la manip en cours

Quelques problèmes rencontrés

• Mesure précise de la vitesse de rotation

Quelques problèmes rencontrés

• Fixation au sol de la table

« refixation » de la table

• Mesure précise de la vitesse de rotation

Collab.Thierry AlboussièreStéphane Labrosse(LGL)

Convection pénétrative en rotation

• Dans le noyau terrestre, comme dans l’atmosphère,existence d’un gradient adiabatique dT/dz|adiab

(liquide mais… très fortes pression)

• Contrairement à l’atmosphère, on est dans un milieubon conducteur de la chaleur (métal)

existence d’un flux conductif le long du dT/dz|adiab

• Flux de chaleur radial à évacuer (chaleur résiduelle+latente+radioactivité)

Gradient sous-adiabatique dans le noyau terrestre

Zone radiative/zone convectivedans les étoiles (tachocline)

Collab.Thierry AlboussièreStéphane Labrosse(LGL)

Convection pénétrative en rotation

Convection pénétrative en rotation

Schlierensynthétique

Sondes Pt100

Convection pénétrative en rotationSans rotation

Convection pénétrative en rotationSans rotation

Convection pénétrative en rotation

Convection pénétrative en rotation

Ω= 1 rpm

Ro=U/ΩL~10-1

(cas sans rotation)

Convection pénétrative en rotation

Ω=15 rpm

Ro=U/ΩL~10-2

(cas sans rotation)

Convection pénétrative en rotation

Ω=15 rpm

Ro=U/ΩL~10-2

Perspectives

La table est (quasiment) opérationnelle

Une première campagne achevée, beaucoup de données à traiter

mais on est dans la bonne gamme de paramètres

influence importante de la rotation sur la convection pénétrative

Deuxième campagne (jet en rotation) dès lundi prochain !

Stratifié tournant à l’automne (collab. Tom Peacock (PIT))

Tout nouveau projet est bienvenu ! …

Quelques problèmes rencontrés

• Fixation au sol de la table

• Mesure précise de la vitesse de rotation

• Commandes de vitesse complexes