The fluxes and the Reynolds numbers obtained in the present configuration are much higher compared to what would be obtained in Rayleigh–Bénard (R–B) convection for similar density differences.Ībstract The influence of the atmospheric circulation on the winter air–sea heat fluxes over the northern Red Sea is investigated during the period 1985–2011. The Schmidt number was not varied to check the Sc scaling. The velocity and the flux measurements appear to be consistent with the Ra1/2 scaling, although it must be pointed out that the Rayleigh number range was less than 10. This model implies that the Nusselt number would scale as Ra1/2Sc1/2, and the Reynolds number would scale as Ra1/2Sc−1/2. A mixing length model with the diameter of the pipe as the length scale predicts well the scalings for velocity fluctuations and the flux. The turbulence is anisotropic, with the anisotropy increasing to large values as the wall is approached. The flow away from the wall, affected mainly by buoyancy, consists of vertically moving fluid masses continually colliding and interacting, while the flow near the wall appears similar to that in wall-bound shear-free turbulence. We identify some features of the turbulent flow using velocity correlation maps and the probability density functions of velocities and velocity differences. Measurements show that the mean velocities and the Reynolds shear stresses are zero across the cross-section the root mean squared (r.m.s.) of the vertical velocity is larger than those of the lateral velocities (by about one and half times at the pipe axis). We characterize the flow using flow visualization and particle image velocimetry (PIV).

The flow can be thus considered to be an axially homogeneous turbulent natural convection driven by a constant (unstable) density gradient. In the absence of a mean flow and, therefore, mean shear, turbulence is sustained just by buoyancy. The pipe is long enough for there to be an axially homogeneous region, with a linear density gradient, about 6–7 diameters long in the midlength of the pipe. The Reynolds number based on the Taylor microscale, Reλ, is about 65. Under these conditions the convection is turbulent, and the time-averaged velocity at any point is ‘zero’. The Schmidt number Sc is 670, and the Rayleigh number (Ra) based on the density gradient and diameter is about 108. The flow is due to an unstable density difference, created using brine and water, across the ends of a long (length/diameter=9) vertical pipe. We report an experimental study of a new type of turbulent flow that is driven purely by buoyancy. Ici, les conditions stationnelles semblent donc primer sur les effets purement urbains car l’agglomération de Caen ne présente pas une masse suffisante pour créer une « bulle chaude » jusque dans ses quartiers périphériques quand un type de temps radiatif s’impose. Cet IFPU résiste et s’intensifie en début de matinée, jusqu’à temps que le soleil et la turbulence de l’air ne viennent échauffer et disperser cette pellicule d’air froid plus dense. Cette inversion par rapport au schéma classique de fonctionnement des îlots de chaleur urbain (ICU) s’explique par un mode d’occupation du sol favorable à la formation d’une poche froide par rayonnement nocturne, favorisée par l’absence totale de vent (effet de barrage du bâti et de la végétation) et par la faible densité urbaine, alors que sur la campagne ces mécanismes de refroidissement sont atténués par la persistance d’un léger flux. Il se forme de nuit par temps clair et calme et se prolonge dans la matinée, jusqu’à présenter un maximum d’intensité vers 9 h UTC. Le caractère le plus original des résultats est la présence certes rare, mais significative en termes d’intensité, d’un îlot de fraîcheur péri-urbain (IFPU). Derrière cette image moyenne, une analyse du continuum temporel au pas de temps journalier puis horaire a mis en exergue des comportements différenciés selon les types de temps. Il est caractérisé par un maximum d’intensité en fin d’après-midi et début de soirée (+0,8☌) et des écarts faibles le reste du temps. L’analyse comparative des données météorologiques de la station rurale de Carpiquet avec une station expérimentale en périphérie de la ville de Caen a permis de montrer la présence en hiver d’un léger îlot de chaleur péri-urbain (ICPU) (moyenne de +0,4☌).

Neutrino plus rapide que la lumière