Excitations thermiques propagatives dans une couche de fluide stratifiée

Abstract
We consider the dynamics of the excitations of a horizontal liquid layer placed in between two perfectly conducting and rigid plates, in the presence of a vertical temperature gradient. After recalling the equations of motion and extending the usual methods to solve them, we show that we can apply the results holding for free boundaries, provided the kinematic viscosity is multiplied by a coefficient that depends only upon the geometry of the system. We then show that the modes can become propagative (thermoconvective waves) when a stabilizing temperature gradient is larger than a threshold. We present experimental results deduced from forced Rayleigh scattering measurements to show the existence of the thermoconvective waves. We finally discuss the reasons why the agreement between theory and experiment is only qualitative near threshold.

Résumé
On considère la dynamique des excitations d'une lame de liquide horizontale soumise à un gradient de température vertical et placée entre deux plaques rigides parfaitement conductrices. Après avoir rappelé les équations du mouvement et étendu les méthodes classiques de résolution, on montre que l'on peut étendre les résultats simples qui s'appliquent dans le cas de surfaces libres à condition de multiplier la viscosité cinématique par un coefficient qui ne dépend que de la géométrie du système. On montre ensuite que les modes deviennent propagatifs : ondes thermoconvectives, lorsque le gradient stabilisant dépasse un certain seuil. On présente ensuite divers résultats expérimentaux obtenus à l'aide de la technique de la diffusion Rayleigh forcée en vue de mettre ces ondes thermoconvectives en évidence expérimentale. On discute les raisons pour lesquelles l'accord entre prédictions et résultats expérimentaux n'est que qualitatif au voisinage du seuil.