Aspects expérimentaux

En effectuant des expériences dans une cellule annulaire et une cellule rectangulaire unidimensionnelles de sections identiques, nous avons confirmé que seule la supercriticalité d'un mode global signalait à l'expérimentateur un régime assymptotiquement instable. Pour l'instabilité primaire en ondes hydrothermales ainsi que pour l'instabilité secondaire d'Eckhaus de ces dernières, l'apparition du mode global a été associée à la transition convectif/absolu de l'instabilité questionnée. Nous avons ainsi découvert une phénoménologie particulière dans le rectangle, très différente de celle observée dans l'anneau. Pour un système donné « en volume », la transition vers le chaos spatio-temporel dépend ainsi crucialement des conditions aux limites considérées.

Dans le même temps, nous avons vérifié les effets de localisation dus à la courbure sur la structuration de l'écoulement de base en rouleaux corotatifs, puis sur les instabilités en ondes propagatives dans une cellule de convection adaptée, construite pour l'occasion. Nous avons dégagé différents modes d'instabilité, tous supercritiques. Une classification des ondes hydrothermales a alors été proposée, qui s'appuie sur le nombre de paramètres permettant de décrire leur structure spatiale : les OH1 sont des ondes planes essentiellement « unidimensionnelles » et les OH2 des ondes intrinsèquement « bidimensionnelles » ; nous avons vérifier dans des cellules différentes l'influence du rapport d'aspect sur le choix du mode le plus instable.

Ce travail « zoologique » nous a permis de remettre en question l'hypothèse selon laquelle les déflections de la surface libre pouvaient toujours être négligées. Nous avons ainsi suggéré des effets liés à la valeur relative de la hauteur $h$ de fluide par rapport à la longueur capillaire $\lambda_{\text c}$ et à une longueur « thermo-capillaire » $h_{\text e}$. Ces effets réduisent la généralité de notre système modèle vis-à-vis du paramètre $h$ -- les rapports d'aspect seuls ne peuvent décrire les différences observées --, et suggèrent donc de travailler à une hauteur fixée en utilisant la contrainte thermique $\Delta T$ comme seul paramètre de contrôle. La variation de $h$ nous donne alors accès à un ensemble de systèmes d'ondes propagatives de natures différentes.

Notons enfin la grande richesse des états transitoires par comparaison aux états assymptotiques. Nous avons ainsi pu observer des états convectivement instables en géométrie non périodique, ainsi que des dynamiques lentes d'états métastables -- couples {puits, source} -- en géométrie périodique.