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Issue
J. Chim. Phys.
Volume 96, Number 6, June 1999
Page(s) 1038 - 1043
DOI http://dx.doi.org/10.1051/jcp:1999192
DOI: 10.1051/jcp:1999192


J. Chim. Phys. Vol. 96, N°6  p. 1038-1043

Fluctuations of the heat-flux in turbulent convection

S. Aumaître and S. Fauve

Laboratoire de Physique Statistique, École Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05, France

Abstract
We report measurements of the temporal fluctuations of the heat-flux in Rayleigh-Bénard turbulent convection. Although being a global quantity, i.e. spatially averaged on the flow field, we show that its probability density function (PDF) is non-gaussian and asymmetric. The ratio of the rms fluctuations of the heat flux to their mean display a power lax, Ra $^{-\gamma}$ with $\gamma\approx0.25$, on more than two decades in Rayleigh number ( $2\,107< {\rm Ra}\ A\ 10^9$). Thus, the fluctuations are roughly proportional to the temperature difference. We discuss this law and we propose a simple mechanism to explain the non-gaussian character of the PDF.

Résumé
Nous présentons une étude expérimentale des fluctuations temporelles du flux de chaleur en convection turbulente de Rayleigh-Bénard. Bien que cette quantité soit globale, c'est-à-dire s'exprime comme une moyenne spatiale sur l'écoulement, nous montrons que ces fluctuations temporelles possèdent une loi de densité de probabilité non-gaussienne et asymétrique. Sur la gamme de nombres de Rayleigh explorée ( $2\,107< {\rm Ra}\ A\ 10^9$), les fluctuations relatives du flux de chaleur décroissent suivant une loi de puissance en Ra $^{-\gamma}$ avec $\gamma\approx0.25$, ce qui signifie aussi que l'écart type des fluctuations du flux de chaleur est approximativement proportionnel à l'écart de température imposé. Nous discutons cette loi et présentons un mécanisme simple permettant d'expliquer le caractère non-gaussien des fluctuations.


Key words: convection -- turbulence -- heat flux
Contents

© EDP Sciences 1999