Des rouleaux de convection aux doigts de convection dans la turbulence double-diffusive

La convection double-diffusive (CDD), qui est l'écoulement entraîné par la flottabilité avec une densité de fluide dépendant de deux composants scalaires, est omniprésente dans de nombreux environnements naturels et d'ingénierie. Les taux de transfert des scalaires et les structures d'écoulement suscitent un grand intérêt. Ici, nous étudions systématiquement l'écoulement de la CDD entre deux plaques horizontales, entraîné par un gradient de salinité instable et stabilisé par un gradient de température. Contre-intuitivement, en augmentant le gradient de température stabilisant, le flux de salinité augmente d'abord, même si la vitesse diminue de manière monotone, avant de finalement se dégrader jusqu'à la valeur purement diffusif. Le transport de salinité amélioré est attribué à une transition dans le motif d'écoulement global, à savoir des rouleaux de convection à grande échelle vers des doigts de sel orientés verticalement bien organisés. Nous montrons également et expliquons que la théorie unificatrice de la convection thermique développée à l'origine par Grossmann et Lohse pour la convection de Rayleigh-Bénard peut être directement appliquée à l'écoulement de CDD pour une large gamme de paramètres de contrôle (numéro de Lewis et rapport de densité), y compris ceux qui couvrent les valeurs courantes pertinentes pour les courants océaniques.