Instabilités thermiques dans un fluide à seuil : de l'échelle du laboratoire à celle de la planète

• Main Author: Maßmeyer, Anna
• Language: ENG
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 2013
• Subjects: [PHYS:COND:CM_GEN] Physics/Condensed Matter/Other; Convection; Carbopol; Diapirisme; Panache; Simulations numériques; Expériences de laboratoire; Modèle de Herschel-Bulkley; Contrainte seuil
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841604; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/84/16/04/PDF/VD2_MASSMEYER_ANNA_27052013.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/84/16/04/ANNEX/VD2_MASSMEYER_ANNA_27052013_annexe.pdf

Des panaches sont connus pour migrer à travers le manteau ductile et quasi-Newtonien ; alors que les dikes se fracturent et se propagent dans la lithosphère solide. Cependant, la lithosphère est en fait visco-élastique. Afin de déterminer ce qui se passe dans ce cas complexe, nous avons réalisé une étude expérimentale et numérique sur le développement de panaches thermiques dans des solutions aqueuses de Carbopol, un gel de polymères formant un réseau continu d'éponges microscopiques. Ce fluide est rhéofluidifiant et présente un seuil de contrainte σ₀, de sorte que l'écoulement ne se produit que si la contrainte locale dépasse cette valeur critique σ₀. En dessous de cette valeur, le fluide agit comme un solide élastique. Les propriétés rhéologiques des solutions peuvent être systématiquement ajustées en variant la concentration de Carbopol. Le dispositif consiste en une source locale de chaleur de puissance constante placée au centre d'une cuve cubique. Selon la valeur du rapport entre la contrainte d'origine thermique et la contrainte seuil, Y₀, on peut observer trois régimes différents. A faible Y₀.