Comptes Rendus
Phénomènes de vacillation d'amplitude pour un écoulement d'air en cavité tournante différentiellement chauffée
[Amplitude vacillation phenomena in an air-filled differentially heated rotating annulus]
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 10, pp. 673-678.

A direct numerical simulation is carried out to describe the amplitude vacillation phenomena appearing between two successive steady regular waves flows in an air-filled differentially heated rotating annulus. For a fixed temperature difference, ΔT=30 K, when varying progressively the rotation rate, we have obtained the occurrence of the two amplitude vacillation instabilities observed experimentally by Read et al. (J. Fluid Mech. 238 (1992) 599–632) with a high Prandtl number fluid. The first one, denoted AV is characterized by a doubly periodic temporal behaviour with a periodic variation of wave amplitudes, while the second one corresponds to a torus-3 quasi-periodic or chaotic motion with the presence of a modulation in the wave amplitudes evolution.

On étudie par voie numérique les phénomènes de vacillation d'amplitude se développant entre deux écoulements successifs de vagues régulières permanentes dans une cavité tournante remplie d'air et soumise à un gradient thermique. En faisant varier progressivement la vitesse de rotation pour un écart de température ΔT=30 K entre les deux cylindres verticaux coaxiaux, deux types de vacillation d'amplitude de comportements temporels différents sont obtenus pour des faibles valeurs du taux de rotation, similairement à ceux observés expérimentalement par Read et al. (J. Fluid Mech. 238 (1992) 599–632) pour un fluide à grand nombre de Prandtl. Ces instabilités correspondent à une structure spatiale oscillant au cours du temps entre deux configurations de vagues permanentes voisines. La première est caractérisée par un comportement temporel doublement périodique avec une évolution périodique des amplitudes des vagues, alors que la seconde est quasi-périodique de type tore-3 ou chaotique.

Received:
Accepted:
Published online:
DOI: 10.1016/S1631-0721(03)00142-6
Mot clés : Mécanique des fluides, Vacillation d'amplitude, Simulation Numérique Directe, Systèmes en rotation, Ondes baroclines
Keywords: Fluid mechanics, Amplitude vacillation, Direct numerical simulation, Rotating systems, Baroclinic waves

Pierre Maubert 1; Anthony Randriamampianina 1

1 IRPHE, UMR 6594 CNRS, Technopôle de Château-Gombert, 49, rue Frédéric Joliot-Curie, BP 146, 13384 Marseille cedex 13, France
@article{CRMECA_2003__331_10_673_0,
     author = {Pierre Maubert and Anthony Randriamampianina},
     title = {Ph\'enom\`enes de vacillation d'amplitude pour un \'ecoulement d'air en cavit\'e tournante diff\'erentiellement chauff\'ee},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {673--678},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {331},
     number = {10},
     year = {2003},
     doi = {10.1016/S1631-0721(03)00142-6},
     language = {fr},
}
TY  - JOUR
AU  - Pierre Maubert
AU  - Anthony Randriamampianina
TI  - Phénomènes de vacillation d'amplitude pour un écoulement d'air en cavité tournante différentiellement chauffée
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2003
SP  - 673
EP  - 678
VL  - 331
IS  - 10
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/S1631-0721(03)00142-6
LA  - fr
ID  - CRMECA_2003__331_10_673_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Pierre Maubert
%A Anthony Randriamampianina
%T Phénomènes de vacillation d'amplitude pour un écoulement d'air en cavité tournante différentiellement chauffée
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2003
%P 673-678
%V 331
%N 10
%I Elsevier
%R 10.1016/S1631-0721(03)00142-6
%G fr
%F CRMECA_2003__331_10_673_0
Pierre Maubert; Anthony Randriamampianina. Phénomènes de vacillation d'amplitude pour un écoulement d'air en cavité tournante différentiellement chauffée. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 10, pp. 673-678. doi : 10.1016/S1631-0721(03)00142-6. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(03)00142-6/

[1] P. Maubert; A. Randriamampianina Transition vers la turbulence géostrophique pour un écoulement d'air en cavité tournante différentiellement chauffée, C. R. Mécanique, Volume 330 (2002), pp. 365-370

[2] R. Hide An experimental study of thermal convection in a rotating fluid, Philos. Trans. Roy. Soc. London Ser. A, Volume 250 (1958), pp. 441-478

[3] W.W. Fowlis; R. Hide Thermal convection in a rotating annulus of liquid: effect of viscosity on the transition between axisymmetric and non-axisymmetric flow regimes, J. Atmos. Sci., Volume 22 (1965), pp. 541-558

[4] R. Hide; P.J. Mason Sloping convection in a rotating fluid, Adv. Phys., Volume 24 (1975), pp. 47-100

[5] P.L. Read; M.J. Bell; D.W. Johnson; R.M. Small Quasi-periodic and chaotic flow regimes in a thermally driven, rotating fluid annulus, J. Fluid Mech., Volume 238 (1992), pp. 599-632

[6] P. Hignett; A.A. White; R.D. Carter; W.D.N. Jackson; R.M. Small A comparison of laboratory measurements and numerical simulations of baroclinic wave flows in a rotating cylindrical annulus, Quart. J. R. Met. Soc., Volume 111 (1985), pp. 131-154

[7] P. Hignett Characteristics of amplitude vacillation in a differentially heated rotating fluid annulus, Geophys. Astrophys. Fluid Dynamics, Volume 31 (1985), pp. 247-281

[8] P. Le Quéré; J. Pécheux A three-dimensional pseudo-spectral algorithm for the computation of convection in a rotating annulus, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., Volume 80 (1990), pp. 261-271

[9] R.L. Pfeffer; W.W. Fowlis Wave dispersion in a rotating, differentially heated cylindrical annulus of fluid, J. Atmos. Sci., Volume 25 (1968), pp. 361-371

Cited by Sources:

Comments - Policy