Separation of eddy turbulence and wave turbulence in rotating or stratified flows - Thèses de l'INSA Lyon Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Separation of eddy turbulence and wave turbulence in rotating or stratified flows

Séparation des ondes et des tourbillons dans des écoulements stratifiés ou en rotation

Résumé

Nous développons une nouvelle technique de séparation des ondes internes de gravité (resp. des ondes inertielles) et tourbillons dans des écoulements turbulents stratifiés (resp. en rotation). Cette séparation est basée sur la relation de dispersion des ondes modifiée par l'advection d'un écoulement cisaillé (resp. du mode géostrophique) appelée effet sweeping. Différents régimes sont étudiés à bas nombre de Froude Fr (resp. nombre de Rossby Ro) mais avec un nombre de Reynolds de flottaison Reb (resp. nombre de Reynolds d'inertie ReI) variable. Nous observons que la répartition d'énergie entre les ondes et les tourbillons dépend fortement du nombre de Fr (resp. du nombre de Ro). Nous définissons l'équation d'évolution de l'énergie pour les ondes et tourbillons séparément. De manière générale, on observe un large transfert d'énergie des ondes vers les tourbillons. Dans le cas en rotation, on observe que c'est principalement les ondes qui alimentent le mode géostrophique. Quelques cascades inverses sont observées pour certains types de transferts. La dissipation et le mélange dûs aux ondes et tourbillons sont aussi calculés. Enfin, les vitesses des ondes et des tourbillons sont séparément visualisées dans des plans de coupe 2D.
We propose a new separation technique of internal gravity waves (resp. inertial waves) and eddies in stratified (resp. rotating) turbulence. The separation is based on the dispersion relation of waves modified by the advection of a vertically sheared horizontal flow (resp. the geostrophic mode) called sweeping effect. Different regimes are studied with a low Froude number Fr<<1 (resp. Rossby number Ro<<1) but with a varying buoyancy Reynolds number Reb (resp. inertial Reynolds number ReI). We observe that the distribution of energy between waves and eddies follow the Fr (resp. Ro) number. We establish the evolution equations for the waves and eddies parts separately. Generally, we observe a large transfer of energy from waves to eddies. We also observe in the rotating case that it is mostly waves that transfer energy to the geostrophic mode. A few inverse cascades are observed for particular types of transfers. The dissipation and mixing due to waves and eddies against the different parameters are calculated. Finally, 2D velocity fields are decomposed into their wave and eddy parts.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03641851 , version 1 (14-04-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03641851 , version 1

Citer

H. Lam. Separation of eddy turbulence and wave turbulence in rotating or stratified flows. Other. Université de Lyon, 2021. English. ⟨NNT : 2021LYSEC050⟩. ⟨tel-03641851⟩
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