Rayleigh-Bénard experiment in liquid helium ; frequency locking and the onset of turbulence

In a Rayleigh-Bénard experiment in liquid helium, we study the time-dependent regimes, above the onset of convection, in a parallelepipedic cell with two convective rolls of oblate cross-section α = 1.90, where α is the rolls wave number. A first frequency f 1, associated to oscillating rolls, appears for a Rayleigh number R ∼ 2 x 104, then for R ∼ 2.7 × 10 4 a second frequency f2, much smaller, is observed. Two frequency locking regimes are present, with hysteresis, for the frequency ratios f1/f2 = 6.5 and f1 /f2 = 7. The onset of turbulence germinates from the last frequency locking state for R ∼ 3.4 × 104. This transition to turbulence is triggered by the generation of the frequencies f2/2, f2/4, ... and in real time is defined by a phase-chaotic behaviour rather than by an amplitude behaviour.Sur une expérience de Rayleigh-Bénard dans l'hélium liquide nous étudions les régimes dépendant du temps, au-dessus du seuil de convection. La cellule expérimentale est de géométrie rectangulaire présentant deux rouleaux de convection de section aplatie, α = 1,90, α nombre d'onde des rouleaux. Une première fréquence f1 d'oscillation des rouleaux apparaît pour un nombre de Rayleigh R ∼ 2 × 104, puis une deuxième fréquence f2, beaucoup plus basse, pour R ∼ 2,7 x 104. Deux accrochages de fréquences sont observés, avec hystérésis, pour les rapports de fréquence f1/f2 = 6,5 et f1/f2 = 7. De ce dernier accrochage germine le mouvement turbulent des rouleaux pour R ∼ 3,4 x 10 4. Cette transition vers la turbulence apparaît par génération des fréquences f2/2, f2/4, ... et en temps réel par un chaos de phase plutôt que d'amplitude