Date post: | 05-Apr-2015 |
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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