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Davaille, Anne

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Works: 18 works in 23 publications in 2 languages and 28 library holdings
Roles: Other, Thesis advisor, Opponent, Author
Publication Timeline
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Most widely held works by Anne Davaille
LA CONVECTION THERMIQUE DANS UN FLUIDE A VISCOSITE VARIABLE. APPLICATION A LA TERRE by Anne Davaille( Book )

2 editions published in 1991 in French and held by 4 WorldCat member libraries worldwide

DES EXPERIENCES DE LABORATOIRE ONT ETE REALISEES POUR DETERMINER LES CARACTERISTIQUES DE LA CONVECTION THERMIQUE A HAUT NOMBRE DE RAYLEIGH EN REGIME TRANSITOIRE DANS LES FLUIDES A HAUT NOMBRE DE PRANDTL DONT LA VISCOSITE DEPEND FORTEMENT DE LA TEMPERATURE. LA COUCHE DE FLUIDE INITIALEMENT ISOTHERME EST BRUSQUEMENT REFROIDIE A SA LIMITE SUPERIEURE A T=0 TANDIS QUE SA LIMITE INFERIEURE RESTE ISOLEE. LES NOMBRES DE RAYLEIGH ETUDIES VARIENT DE 10#6 A 2.10#8, ET LES CONTRASTES DE VISCOSITE ENTRE LA LIMITE SUPERIEURE FROIDE ET L'INTERIEUR BIEN MELANGE, DE 1.5 A 10#6. LES INSTABILITES THERMOCONVECTIVES, SOUS LA FORME DE PANACHES DESCENDANTS, CONDUISENT A DES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE, QUI S'ATTENUENT LORSQUE LE CONTRASTE DE VISCOSITE AUGMENTE. CES CARACTERISTIQUES S'EXPLIQUENT PAR LA FORMATION D'UN COUVERCLE CONDUCTIF, ET DONC STAGNANT , QUI ENCAISSE LA MAJEURE PARTIE DU CONTRASTE DE VISCOSITE. EN DESSOUS DE CE COUVERCLE CONDUCTIF, LA CONVECTION SE DEVELOPPE DANS UNE COUCHE OU LE CONTRASTE DE VISCOSITE N'EXCEDE PAS 15. DES MESURES DE TEMPERATURE ET DE FLUX DE CHALEUR, ONT ETE DEDUITES DES LOIS D'ECHELLES DONNANT LE TEMPS DE DEMARRAGE DE LA CONVECTION, LE FLUX DE CHALEUR ET L'EPAISSEUR DU COUVERCLE CONDUCTIF. CES LOIS NOUS ONT PERMIS D'EXTRAPOLER NOS RESULTATS A LA TERRE DANS DEUX CAS, LE REFROIDISSEMENT DES LITHOSPHERES OCEANIQUE ET CONTINENTALE, ET LE REFROIDISSEMENT DES LACS DE LAVE
Convection multi-échelles à haut nombre de Rayleigh dans un fluide dont la viscosité dépend fortement de la température : application au Manteau terrestre by Sophie Androvandi( Book )

2 editions published between 2009 and 2013 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

The simultaneous existence of several scales of convection, generating hotspots, subduction zones and mid ocean ridges, is still unexplained. The mantle's rheology which depends strongly upon temperature could be the reason. This thesis studies using laboratory experiments the characteristics of Rayleigh-Bénard convection in a fluid with a temperature-dependent viscosity. Owing to the development of visualisation techniques of temperature and velocity fields, we established the convective regime diagram as a function of the Rayleigh numbers calculated with the local viscosities of the fluid at the temperature of the borders of the system. Depending on the values of these two numbers, the convective pattern will be different in the hot and cold parts, each pattern being similar to the one obtained in the isoviscous case. In the Mantle's parameter range, the flow would be made up of large cold cells each surrounding several hot plumes. These plumes impact the cold thermal boundary and delaminate its mobile part generating secondary cold instabilities which do not reach the bottom of the tank. The multiple scales of convection observed in the Earth's mantle could therefore be mainly explained by the strong temperature-dependence of the terrestrial material. At smaller scale, our experiments predict that if a plume intersects a ridge, the producted crust should be thicker than normal on the impact zone but abnormally thin on the surrounding area
Convection thermique dans un fluide visqueux hétérogène : phénoménologie, lois d'échelle et applications aux systèmes terrestres by Michael Le Bars( Book )

2 editions published in 2003 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Le manteau terrestre est hétérogène, mais les caractéristiques de ses réservoirs sont inconnues. Nous avons donc étudié un système simple, dans lequel deux fluides miscibles de densités et de viscosités différentes sont soumis à un contraste thermique déstabilisant. A faible nombre de flottabilité B (rapport entre la stratification chimique et l'anomalie thermique de densité), la convection se développe sur l'intégralité du systeme, tandis qu'à B plus fort, les fluides convectent séparémént. dans les deux cas, le mélange prend place progressivement. Plusieurs comportements transitoires sont cependant possibles, parmi lesquels le régime pulsatif où de grands dômes oscilent sur toute l'épaisseur du système. Sur Terre, notre modèle analogique suggère une évolution depuis un régime à deux couches vers un régime à une couche.Une dynamique pulsative serait susceptible de fournir une explication simple aux grandes pulsations géologiques enrigistrées sur les planètes terrestres
Compréhension des écoulements biphasiques stables et instables de fluides à seuil lors du forage d'un puits pétrolier by Ilham Maimouni( )

1 edition published in 2017 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis draws its motivation from the petroleum industry, and more particularly from the phase of primary cementation of the oil wells. The work consists of an experimental study of the biphasic, stable and unstable flows, fluids were used during this operation. In the unstable cases, the instability of Rayleigh-Taylor, which may develop when a heavy fluid rests on a light fluid under fields' gravitaire for example, is one of the instabilities responsible for phenomena of mixture observed between the uncalled-for fluids, in particular the mud and the cement. It is studied in this work in the case of model fluids, in threshold, resuming the same rheologic behavior as the oil fluids, at the same time from a qualitative and quantitative point of view
Venus Interior Structure and Dynamics by Suzanne E Smrekar( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Dynamique des panaches thermiques laminaires : application aux panaches mantelliques by Judith Vatteville( Book )

2 editions published between 2009 and 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In Earth Sciences, hot upwelling plumes are thought to develop from the base of the 2900 kmthick solid mantle of our planet and to generate hotspots, i.e. intraplate volcanic islands such as Hawaii and La Reunion. Although generated through chaotic Rayleigh-B´enard instabilities at a Prandtl number (Pr) around 1023, they can be modelled with the simpler case of starting plumes out of a finite-size heater, either numerically for infinite Prandtl number, or in the laboratory with fluids with Pr ~ 103 - 106. Hence, the question is to find simple scaling laws for isolated rising plumes and apply them to the Earth's mantle case. In this thesis we study the characteristics of an isolated plume growing in a viscous fluid with constant viscosity. We use both laboratory experiments and numerical models : the visualization techniques give us access to the growing plume temperature and velocity fields, on a 2-D section of the tank, whereas the numerical simulations are axisymmetric finite element simulations that attempt to reproduce the laboratory conditions as closely as possible. We find excellent quantitative agreement between the two fully independent approaches. This is used to derive scaling laws for the dynamics of the plume head and stem, and apply them to the Earth's case. We further show that for Pr larger than 1000, confinement effects are more important than inertial effects and that plumes dynamics are well described by the approximation if infinite Prandlt number. This is especially true for planetary mantles
Drying colloidal systems: Laboratory models for a wide range of applications by Patrice Bacchin( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Caractérisation des panaches thermiques dans un fluide à viscosité variable : Application à l'entraînement et au mélange dans le manteau terrestre by Floriane Touitou( Book )

2 editions published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Origine probable du volcanisme intraplaque (ou points chauds), les panaches du manteau terrestre ne cessent aujourd'hui de fasciner la communauté scientifique par l'hétérogénéité du matériel qu'ils échantillonnent à la surface de notre planète. Afin de caractériser et quantifier le rôle des panaches dans l'entraînement et le mélange du manteau, nous avons mis en place un modèle en laboratoire de panache thermique laminaire à haut nombre de Prandtl, dans un fluide dont la viscosité dépend fortement de la température. A travers un dispositif de visualisation simultanée et non intrusive de la température, vitesse et marqueurs passifs, l'étude décrit avec précision la phénoménologie du panache et propose des lois d'échelle pour la vitesse et la température de la tête et du conduit du panache. On montre notamment une forte dépendance des grandeurs avec le nombre de Rayleigh et le rapport de viscosité. Par l'intermédiaire d'un code de re-création du déplacement de marqueurs numériques à partir des champs de vitesse expérimentaux, l'étude montre que le conduit chaud est constitué uniquement de matériel ayant transité par la couche limite thermique, au fond de la cuve. Étiré sous forme de fins filaments, il est transporté dans le conduit sans mélange latéral. Quant au grossissement de la tête, il est dû à l'alimentation en fluide chaud par le conduit et l'incorporation par diffusion-convection de fluide ambiant. Notre étude valide l'un des principaux modèles d'entraînement (filaments) sans rejeter les modèles historiques (modèle concentrique et de "pancakes") dont on pointe l'origine des différences. Enfin, modèle et lois d'échelle sont appliquées au point chaud d'Hawaï
Cinématique et tectonique active de l'Ouest de la Grèce dans le cadre géodynamique de la Méditerranée Centrale et Orientale by Eugénie Pérouse( )

1 edition published in 2013 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The Mediterranean is a diffuse plate boundary zone between the slowly converging Eurasian and African plates (~ 5mm/yr), where remnants of old Tethyan basins are progressively consumed by fast trench retreat (~20-30 mm/yr at the Hellenic subduction zone). In Eastern Mediterranean, a collision-subduction transition occurs in Western Greece (collision of the Apulian Platform to the north and Hellenic subduction zone to the south), close to the westward Corinth Rift termination and in a region that may be potentially affected by the westward propagation of the North Anatolian Fault. We used a multi-scale deformation approach to investigate Western Greece active kinematics:(1) We run a large scale model of horizontal crustal velocities measured by GPS to constrain the kinematic boundary conditions of Western Greece, both onshore and offshore. A major result is the occurrence of distributed N-S extension spreading from Bulgaria to the Eastern Corinth rift, resulting in de-activation of the western termination of the North Anatolian Fault in North Aegean Sea. This large scale extension could be associated to the retreat of the Hellenic slab.(2) An active tectonics study has been performed to provide an accurate mapping of active faults in the region, to constrain their relative chronology and to estimate their geological slip-rate. The Amvrakikos Gulf active half-graben and the N155° active Katouna-Stamna Fault, which form the northern and eastern boundaries of a Ionian Island-Akarnania block (IAB), have geological slip rates of at least ~ 4mm/yr and GPS slip-rates of ~ 10 mm/yr. The IAB is bounded to the west by the Kefalonia transform fault and appears to behave rigidly.(3) Once the IAB boundaries are defined, we show that the velocity field measured by GPS in the region can be totally accounted by transient elastic loading along the IAB bordering faults. Subduction interface coupling has no surface expression, suggesting low coupling. Finally, we justify the occurrence of a Rift-Fault-Fault triple junction at the western termination of the Corinth Rift
Instabilités secondaires dans la convection de Rayleigh-Bénard pour des fluides rhéofluidifiants by Thomas Varé( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

In the Rayleigh-Bénard configuration, we consider a thin layer of fluid confined between two horizontal slabs which is heated from below and cooled from above. This layer undergoes an instability if the thermal gradient is strong enough: a transition from the conductive state to the convective state and called _ primary bifurcation _occurs. Moreover, it happens in an ordered way: we can notice the emergence of various convection patterns such as rolls, squares or hexagons. In their turn, these patterns undergo _ secondary instabilities _ that limit the range of stable wavenumbers. These instabilities are studied theoretically _firstly near the threshold thanks to a weakly nonlinear approach, and secondly far from critical conditions thanks to a strongly nonlinear approach. We consider a shear thinning fluid, the most common rheological behavior, which is described by the Carreau model. Near the threshold, two situations are considered: the first corresponds to finite conductivity plates, the second corresponds to a thermodependent fluid. In each case, the influence of the shear thinning effect on the nature of the pattern emerging at the primary bifurcation and on secondary instabilities is highlighted. To study the convection patterns far from the critical conditions, a continuation procedure is used to determine, step-by-step, the characteristics of the flow, such as the velocity or temperature fields and the Nusselt number
Some surface expressions of mantle convective instabilities by Maëlis Arnould( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Constituant la couche limite supérieure de la convection mantellique, la lithosphère terrestre est à l'interface entre les enveloppes externes et internes de notre Planète. Les interactions multiples entre celle-ci et le manteau sont à l'origine de déformations latérales (tectonique des plaques) et verticales (topographie dynamique) de la surface terrestre. Comprendre comment la formation et l'évolution d'instabilités convectives mantelliques renouvellent sans-cesse la surface est donc primordial pour améliorer nos interprétations d'un grand nombre d'observations de surface, telles que la formation de bassins sédimentaires, le mouvement des continents, la localisation des points chauds, la formation d'anomalies gravimétriques ou encore les variations du niveau marin.Cette thèse propose de développer des modèles numériques de convection mantellique générant defaçon auto-organisée de la tectonique des plaques en surface an d'étudier la façon dont le développement et la dynamique d'instabilités convectives telles que les panneaux de subduction ou les panaches mantelliques modifient la surface, dans un contexte de tectonique de surface approchant le régime terrestre.Dans une première partie, je m'intéresse à l'influence du couplage des mouvements de convection mantellique et de tectonique des plaques sur le développement de topographie dynamique (i.e. les mouvements verticaux de la lithosphère induits par la convection mantellique) à différentes échelles spatio-temporelles. Mes résultats suggèrent que la surface terrestre peut se déformer à toutes les échelles spatiales, du fait de mouvements convectifs de grande ampleur faisant intervenir le manteau entier (> 104 km) ou encore de convection à petite échelle sub-lithosphérique (< 500 km). Les variations temporelles de topographie dynamique s'étendent de cinq à plusieurs centaines de millions d'années selon la nature des processus convectifs dont elles dérivent. En particulier, la dynamique d'initiation ou d'arrêt des zones de subduction contrôle l'existence d'échelles intermédiaires de topographie dynamique (longueurs d'onde variant entre 500 et 104 km). Ces résultats montrent donc que les interactions entre la dynamique de la lithosphère et la convection mantellique génèrent des motifs spatio-temporels de topographie dynamique complexes et cohérents par rapport aux observations terrestres.Dans un deuxième temps, cette thèse se focalise sur la dynamique des panaches mantelliques, et leurs interactions avec la surface. Je caractérise d'abord précisement le comportement des panaches générés dans nos modèles de convection à la lumière d'observations de surface. Puis, j'étudie la façon dont leurs interactions avec la tectonique de surface et les différentes échelles convectives modifient leurs mouvements latéraux. Enfin, la compréhension de la signature thermique des interactions entre panaches et rides océaniques me permet de proposer une reconstitution des mouvements relatifs entre le panache des Açores et la ride médio-Atlantique
On the dynamics of subduction and the effect of subduction zones on mantle convection by Gianluca Gerardi( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La subduction est une des principales expressions superficielles de la convection mantellique et représente un ingrédient crucial de la géodynamique globale. Cela affecte différents processus de la Terre comme la génération des méga-tremblements de terre et des volcans explosifs sur la surface ou le recyclage des espèces volatiles dans l'intérieur profond. Malgré son importance, plusieurs aspects de la subduction restent à clarifier.Dans ce travail, nous avons étudié la mécanique et l'énergétique du phénomène en adoptant un modèle numérique 2-D de “subduction libre”, basé sur la méthode des éléments frontière. En interprétant systématiquement nos solutions numériques utilisant la théorie des couches minces visqueuses, nous avons déterminé diverses lois d'échelle décrivant les mécanismes physiques sous-jacents aux différents aspects du phénomène. Deux paramètres adimensionnels se distinguent par leur récurrence dans ces lois d'échelle: i) la résistance (adimensionelle) de l'interface de subduction, qui contrôle la contrainte de cisaillement agissant à l'interface entre les deux plaques et ii) la rigidité de la plaque en subduction, qui décrit la résistance mécanique opposée par cette plaque à la flexion. Ce dernier paramètre est particulièrement important, car il met en évidence l'échelle de longueur qui décrit correctement la déformation en flexion de la plaque en subduction (bending length).En ce qui concerne les aspects énergétiques de la subduction, nous avons également étudié l'effet de la dissipation de l'énergie produite dans les zones de subduction sur la convection du manteau à grande échelle. Nos résultats semblent suggérer que la loi d'échelle classique trouvée dans l'étude de la convection de Rayleigh-Bénard en régime permanent d'une couche de fluide isovisqueux reste généralement valable aussi pour la convection du manteau terrestre.Pour conclure, nous avons mis en place une expérience de convection basée sur le séchage d'une suspension colloidale de nanoparticules de silice. Comme les résultats préliminaires ont montré, grâce à sa rhéologie particulière, ce matériau semble être un candidat prometteur pour la modélisation de la convection mantellique en laboratoire
Échanges turbulents en convection thermique by Éleonore Rusaouën( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The question of turbulent exchanges in thermal convection is studied with two kind of complementary flows in water, Prandtl number is kept between 2.5 and 6.5.The first one is an asymmetrical Rayleigh-Bénard cell. The hot bottom plate of the cell is covered with periodical obstacles of controlled size, whereas the cold top plate is kept smooth. The thermal flux is imposed at the hot plate. Considering the range of thermal forcing imposed to the cell, the two plates can be considered independent, which allows in-situ comparison between the smooth plate and the rough one. Comparison with reference results underlines a huge increase of the Nusslet number (non dimensional thermal transfer) of the rough plate whereas the transfer of the smooth plate remains unchanged. This increase seems to be controlled by the height of the obstacles.The second flow studied here is a thermal channel. The geometry of the apparatus allows the channel to be free of the influence of boundary conditions. By tilting the experiment, it is possible to study the influence of stratification on the flow. The larger the inclination is, the larger is the stratification. Considering the (heat flux, inclination) couple, four regimes of flow can be identified. We detailed a model for three of them, including a turbulent flow model. This model is then tested at higher Reynolds number in a new experiment at large scale. In this case the inertial range of turbulence is investigated
Numerical modeling of turbulent convection in rough Rayleigh-Bénard cell by Mebarek Belkadi( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les flux convectifs turbulents sur les surfaces rugueuses sont omniprésents dans les applications géophysiques mais aussi en ingénierie. Comprendre les mécanismes de ces interactions est crucial pour améliorer l'efficacité du transfert de chaleur. Dans ce travail, nous étudions les effets des rugosités sur la turbulence dans la cavité de Rayleigh Bénard. Des simulations numériques directes (DNS) tridimensionnelles sont effectuées en utilisant un code CFD parallèle employant das ressources informatiques intensives des supercalculateurs nationaux de haute performance. Les rugosités sont introduites sur une surface chaude en utilisant une méthode de frontières immergées. La configuration numérique permet l'identification de trois régimes successifs allant du thermiquement résistant jusqu'au régime du transfert de chaleur fortement intensifié. À travers une décomposition géométrique de la plaque rugueuse en partie solide et d'autre fluide, nous examinons leurs différents comportements, principalement leur contribution au transfert de chaleur. Nous analysons les effets de la rugosité sur les structures des couches limites thermiques et visqueuses et sur la physique de l'écoulement en proche parois. De plus, la comparaison avec les données expérimentales à l'échelle de rugosité met en évidence la non-homogénéité des fluctuations thermiques autour des obstacles. Nous nous sommes également intéressés aux effets des rugosités sur la dynamique de l'écoulement et les propriétés des panaches thermiques
Dynamique du manteau dans la jeune Terre by Charles-Edouard Boukaré( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Early in the history of terrestrial planet, heat of accreation, radioactive deacay and core-mantle segratation may have melted the silicate mantle significantly. Magma ocean evolution depends on both physical properties of materials at relevant P-T conditions and the complex dynamics of a convecting cristallizing mantle. Present deep Earth mantle structures might be direclty linked to the crystallization of a potential magma ocean. We propose a complete thermodynamic model of the solid-liquid equilibrium in the MgO-FeO-SiO2 system which allows to compute self-consistenltly crystallization sequence at deep mantle conditions. The present study shows that, at thermodynamic equilibrium, the first solids that crystallize in the deep mantle are lighter than the liquid as they are more Mg-rich. This further enriches the melt in iron and this residual melt becomes much denser than the solid phase. Both the anti-freeze effect of iron and its high density suggest a mantle crystallization scenario similar to that described in Labrosse et al. (2007) where the ULVZ are iron rich and very fusible remnants of a primordial basal magma ocean. In addition, we have developped a multiphase convection code accounting for solid-liquid phase change, compaction and fractionnal cristallization. This mechanical model is dedicated to the investigation of the effects of various temperature profile and solid liquid density cross-overs on the dynamics of a cristallizing mantle. In this thesis, we show preliminary models illustrating the effect of chemical density contrasts between melt and solid in the case of univariant crystallization
Convection de Rayleigh-Bénard pour des fluides rhéofluidifiants : approche théorique et expérimentale by Mondher Bouteraa( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Une étude théorique et expérimentale de la convection de Rayleigh-Bénard pour un fluide non-Newtonien rhéofluidifiant a été effectuée. L'approche théorique consiste en une analyse linéaire et faiblement non linéaire de l'instabilité thermo-convective d'une couche horizontale d'un fluide non-Newtonien, d'étendue supposée infinie dans le plan horizontal, chauffée par le bas et refroidie par le haut. Le comportement rhéofluidifiant est décrit par le modèle de Carreau. Pour ce modèle, les conditions critiques d'instabilité du régime conductif sont les mêmes que pour un fluide Newtonien. L'objectif de l'analyse faiblement non linéaire consiste à déterminer d'une part la valeur critique du degré de rhéofluidification à partir duquel la bifurcation primaire devient sous critique et d'autre part l'influence de rhéofluidification sur la sélection du motif de convection au voisinage des conditions critiques, en tenant compte d'un éventuel glissement à la paroi, d'une conductivité thermique finie de celle-ci et de la thermodépendance de la viscosité. Les conséquences sur le champ de viscosité et l'évolution du nombre de Nusselt sont caractérisées. L'approche expérimentale consiste à visualiser par ombroscopie les motifs de convection qui se développent dans une cellule cylindrique. Deux rapports d'aspect ont été considérés : AR = 3 et AR = 4. Les fluides utilisés sont des solutions aqueuses de Xanthan à différentes concentrations. L'influence du degré de rhéofluidification combiné avec la thermodépendance de la viscosité sur le domaine de stabilité des rouleaux et des hexagones ainsi que sur la zone de transitions rouleaux hexagones est mise en évidence
Anatomy of a laminar starting thermal plume at high Prandtl number by Anne Davaille( )

1 edition published in 2010 in English and held by 0 WorldCat member libraries worldwide

Rheological and mechanical properties of silica colloids: from Newtonian liquid to brittle behaviour by Erika Di Giuseppe( )

1 edition published in 2012 in English and held by 0 WorldCat member libraries worldwide

 
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Anne Davaille Frans geofysisica

Anne Davaille French geophysicist

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