Au cours de cette thèse, nous avons étudié expérimentalement le phénomène de convection thermique
turbulente pour répondre à deux problématiques : Peut-on décrire la turbulence du système d’un point
de vue lagrangien ? Comment l’énergie est-elle transférée au sein du système à petite échelle ?
Tout d’abord la turbulence du système a été caractérisée par des mesures de 4D-PTV permettant de
suivre l’évolution 3D de traceurs lagrangiens au cours du temps. Nous avons montré que le modèle
lagrangien de turbulence décrit correctement les fluctuations de vitesse. De plus, les modèles de
dispersion de paires de particules sont vérifiés dans cet écoulement.
Ensuite, nous avons mené un bilan énergétique échelle par échelle dans l’optique de déterminer la
distribution spatiale des différents transferts d’énergie. En comparant expériences et simulations
numériques, nous avons ainsi montré que dans les zones de recirculation, l’énergie est transférée vers
les petites échelles en suivant la cascade directe pour y être dissipée par viscosité. Cette dissipation
est d’ailleurs maximale dans ces zones. Au contraire, à proximité des parois chaude et froide, l’énergie
semble suivre une cascade inversée en allant des petites vers les grandes échelles. De plus, nous
proposons une quantification de l’impact du champ moyen sur ces bilans énergétiques.
Enfin, nous avons réalisé des mesures simultanées de vitesse et de température à l’aide de cristaux
liquides thermochromiques. Nous avons ainsi pu estimer pour la première fois une carte du flux
thermique au sein de l’écoulement tout en la comparant aux cartes issues des simulations numériques.
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