Description des mesures
Des particules instrumentées pour une mesure de flux de chaleur – illustration en convection de Rayleigh-Bénard

3.1 Mesures de température et de position

La mesure de température est présentée sur la figure 2. Les mesures de position montrent un mouvement d'ensemble assez régulier, avec une oscillation des coordonnées qui correspond au parcours de la particule dans le rouleau de convection principal. La température enregistrée au cours du déplacement est beaucoup plus fluctuante. Une meilleure façon de regarder les signaux est de représenter la trajectoire de la sonde, et de colorer chaque point en fonction de la mesure de température effectuée. On obtient la figure 2 a. On voit ainsi que le fluide qui se réchauffe sur la plaque inférieure acquiert une densité plus faible que son environnement, s'élève ensuite vers la plaque supérieure froide où la chaleur est échangée ; le fluide devenu plus froid (et donc plus dense) coule ensuite vers la plaque du bas. C'est ce mouvement principal qui crée ce que l'on appelle le « rouleau de convection ». On peut aussi distinguer dans les coins supérieur droit et inférieur gauche des petits rouleaux secondaires de recirculation.

Naturellement, dans la gamme élevée de forçage de cette expérience, ce mouvement est irrégulier (« turbulent »). À partir de déviation standard de la vitesse mesurée (u _rms) et en définissant une échelle de longueur caractéristique ℓ de la turbulence comme l'écart du mouvement instantané à la trajectoire moyenne, on obtient un nombre de Reynolds turbulent :

en très bon accord avec les estimations eulériennes traditionnelles dans cet écoulement. On s'attend donc à ce que les grandeurs mesurées montrent un large spectre de fluctuations spatiales et temporelles et on est conduit à faire une analyse statistique des mesures.

3.2 Statistique des variations de vitesse et de température...