Développement de méthodes instrumentales en vue de l'étude Lagrangienne de l'évaporation dans une turbulence homogène isotrope PDF Download
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Author: Delphine Chareyron
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Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Cette thèse est centrée sur le développement d’outils expérimentaux permettant de mieux caractériser l’étude du couplage entre l’évaporation de gouttelettes et un écoulement turbulent gazeux environnant. Dans notre étude on cherche à se placer dans un régime de couplage fort entre les gouttelettes évaporantes et la turbulence. Dans ce régime peu renseigné dans la littérature, les gouttelettes se trouvent dans un régime intermédiaire entre le régime de traceur et le régime inertiel. Dans un premier temps nous présentons un dispositif expérimental capable de générer une turbulence homogène isotrope avec de fortes fluctuations de vitesse, ainsi que la réalisation de l’injection de gouttelettes initialement monodisperses. Puis, l’instrumentation Lagrangienne développée (en collaboration avec le laboratoire Hubert Curien de St Etienne) : l’holographie numérique en ligne, est ensuite testée et validée pour un fluide non évaporant. Une méthode de tracking des gouttelettes a été mise au point afin de reconstruire les trajectoires des gouttelettes dans le volume turbulent homogène isotrope. La précision obtenue sur les diamètres (2% pour des gouttes de 60 μm) vient complètement valider cette métrologie pour l’étude de l’évaporation. Les premiers résultats obtenus avec des gouttelettes évaporantes de fréon R114 font apparaître la visualisation, à notre connaissance inédite, des sillages évaporants. Une première reconstruction de trajectoire avec l’évolution du diamètre de la goutte au cours du temps est enfin présentée.
Author: Delphine Chareyron
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Category :
Languages : fr
Pages : 202
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Cette thèse est centrée sur le développement d’outils expérimentaux permettant de mieux caractériser l’étude du couplage entre l’évaporation de gouttelettes et un écoulement turbulent gazeux environnant. Dans notre étude on cherche à se placer dans un régime de couplage fort entre les gouttelettes évaporantes et la turbulence. Dans ce régime peu renseigné dans la littérature, les gouttelettes se trouvent dans un régime intermédiaire entre le régime de traceur et le régime inertiel. Dans un premier temps nous présentons un dispositif expérimental capable de générer une turbulence homogène isotrope avec de fortes fluctuations de vitesse, ainsi que la réalisation de l’injection de gouttelettes initialement monodisperses. Puis, l’instrumentation Lagrangienne développée (en collaboration avec le laboratoire Hubert Curien de St Etienne) : l’holographie numérique en ligne, est ensuite testée et validée pour un fluide non évaporant. Une méthode de tracking des gouttelettes a été mise au point afin de reconstruire les trajectoires des gouttelettes dans le volume turbulent homogène isotrope. La précision obtenue sur les diamètres (2% pour des gouttes de 60 μm) vient complètement valider cette métrologie pour l’étude de l’évaporation. Les premiers résultats obtenus avec des gouttelettes évaporantes de fréon R114 font apparaître la visualisation, à notre connaissance inédite, des sillages évaporants. Une première reconstruction de trajectoire avec l’évolution du diamètre de la goutte au cours du temps est enfin présentée.
Author: Roland Borghi
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1848216173
Category : Science
Languages : en
Pages : 462
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Book Description
Numerous industrial systems or natural environments involve multiphase flows with heat and mass transfer. The authors of this book present the physical modeling of these flows, in a unified way, which can include various physical aspects and several levels of complexity. Thermal engineering and nuclear reactors; the extraction and transport of petroleum products; diesel and rocket engines; chemical engineering reactors and fluidized beds; smoke or aerosol dispersion; landslides and avalanches &− the modeling of multiphase flows with heat and mass transfer for all these situations can be developed following a common methodology. This book is devoted to the description of the mathematical bases of how to incorporate adequate physical ingredients in agreement with known experimental facts and how to make the model evolve according to the required complexity. Contents Part 1. Approach and General Equations 1. Towards a Unified Description of Multiphase Flows. 2. Instant Equations for a Piecewise Continuous Medium. 3. Description of a “Mean Multiphase Medium”. 4. Equations for the Mean Continuous Medium. Part 2. Modeling: A Single Approach Adaptable to Multiple Applications 5. The Modeling of Interphase Exchanges. 6. Modeling Turbulent Dispersion Fluxes. 7. Modeling the Mean Gas–Liquid Interface Area per Unit Volume. 8. “Large Eddy Simulation” Style Models. 9. Contribution of Thermodynamics of Irreversible Processes. 10. Experimental Methods. 11. Some Experimental Results Pertaining to Multiphase Flow Properties that Are Still Little Understood. Part 3. From Fluidized Beds to Granular Media 12. Fluidized Beds. 13. Generalizations for Granular Media. 14. Modeling of Cauchy Tensor of Sliding Contacts. 15. Modeling the Kinetic Cauchy Stress Tensor. Part 4. Studying Fluctuations and Probability Densities 16. Fluctuations of the Gas Phase in Reactive Two-Phase Media. 17. Temperature Fluctuations in Condensed Phases. 18. Study of the PDF for Velocity Fluctuations and Sizes of Parcels. About the Authors Roland Borghi is Professor Emeritus at Ecole Centrale Marseille in France and works as a consultant in the space, petrol and automobile sectors. His research activities cover fluid mechanics, combustion and flames, and multi-phase and granular flows. He was a member of the CNRS scientific committee and a laureate of the French Academy of Science. Fabien Anselmet is Professor at Ecole Centrale Marseille in France. His research activities focus on the turbulence of fluids and its varied applications in industry and in fields linked to the environment. With a unified, didactic style, this text presents tangible models of multiphase flows with heat and mass transfer with attention to various levels of complexities. It addresses thermal engineering and nuclear reactors, extraction and transport of petroleum products, diesel engines and rocket engines, chemical engineering reactors and fluidized beds, smoke or aerosol dispersion, and landslides and avalanches. Engineers, researchers, and scientists will appreciate the discussions of modeling principles, flows and granular media, and fluctuations around averages.
Author: Yoann Gasteuil
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Category :
Languages : fr
Pages : 195
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Le but de ce travail de thèse est l'étude expérimentale de la turbulence du point de vu lagrangien. Pour ce faire, nous avons développé une nouvelle technique de mesure. Nous avons mis au point des sondes instrumentés, enfermées dans coquilles sphériques de 1.5-2 cm de diamètre. Elles comprennent une pile, un circuit électronique, des capteurs et une liaison radiofréquence pour la récupération de données. L'ensemble est de la même densité que le fluide environnant (eau). Le premier instrument mesure la température et a été utilisé dans la convection de Rayleigh-Bénard. Nous avons obtenu une vision inédite du rôle des panaches thermiques dans le transport de chaleur. Afin d'étudier les forces imposées sur un objet advecté par un fluide turbulent, nous avons développé un second instrument, mesurant l'accélération tridimensionnelle subie par la sonde. Des mesures ont été effectuées dans des écoulements de von Kármán ainsi que dans un écoulement de Couette sphérique de grande taille à l'université du Maryland. Ces études soulèvent la question de la dynamique à six degrés de liberté - rotation et translation - d'une sphère advectée dans un écoulement turbulent. Ces propriétés ont été étudiées par un suivi optique de position et d'orientation. La dynamique de translation est étonnamment proche de celle d'un traceur lagrangien et la dynamique angulaire présente une intermittence très importante.
Author: Pascal Poullet
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Languages : fr
Pages : 212
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DANS CE TRAVAIL, NOUS EXPLORONS DEUX DOMAINES: LA CONCEPTION DE NOUVELLES METHODES DE SIMULATION D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISQUEUX INCOMPRESSIBLES ET L'ETUDE DE LA METHODE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (L.E.S.) POUR UN ECOULEMENT COMPRESSIBLE EN ETAT DE TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE. POUR NOTRE ETUDE DE LA L.E.S., NOUS FILTRONS LE CHAMP TOTAL DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES 3D ET MODELISONS L'ACTION DE LA COMPOSANTE RESIDUELLE SUR LA COMPOSANTE RESOLUE DE PLUSIEURS FACONS. DE PLUS, A PARTIR DU CONCEPT DE L'EQUATION MODIFIEE, UNE ETUDE THEORIQUE SUR NOTRE SCHEMA NUMERIQUE NOUS PERMET D'ECLAIRER L'INFLUENCE CERTAINE DE LA DISCRETISATION SUR LES MODELES DE FERMETURE. DANS UN CONTEXTE DE DEVELOPPEMENT DES METHODES DE GALERKIN NON LINEAIRE, LES INCONNUES INCREMENTALES (I.U.) ONT ETE INTRODUITES AFIN DE HIERARCHISER LES INCONNUES EN DIFFERENCES FINIES. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS VERIFIONS L'ASPECT DE PRECONDITIONNEUR EFFICACE DES I.U. SUR DIFFERENTS PROBLEMES MODELES ELLIPTIQUES (DIRICHLET 2D ET 3D, NEUMAN 2D). ENSUITE, APRES AVOIR RESOLU THEORIQUEMENT UNE EQUATION NON-LINEAIRE STATIONNAIRE DE TYPE NAVIER-STOKES, NOUS DEVELOPPONS PLUSIEURS METHODES IMPLICITES DE RESOLUTION ET PROUVONS L'EFFICACITE DES I.U. DANS DE NOMBREUX CAS. DANS UN DEUXIEME TEMPS, NOUS RESOLVONS NUMERIQUEMENT LES PROBLEMES DE STOKES ET NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES 2D PAR UN ALGORITHME COUPLANT UNE PROJECTION ORTHOGONALE ET LA METHODE M.A.C. NOUS VALIDONS NOTRE METHODE POUR LA CAVITE ENTRAINEE POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS DE 5000. FINALEMENT, NOUS ABORDONS LE DEVELOPPEMENT D'UNE NOUVELLE METHODE MULTI-NIVEAUX ADAPTATIVE PAR LA CREATION D'UNE NOUVELLE HIERARCHISATION D'UN MAILLAGE M.A.C., L'INTRODUCTION D'ESTIMATEURS DE DYNAMIQUE GLOBALE DE L'ECOULEMENT. AINSI, NOUS PROPOSONS DE NOUVEAUX SCHEMAS NOUS SEMBLANT ADAPTES A LA DYNAMIQUE DES ECOULEMENTS DE FLUIDES INCOMPRESSIBLES A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS
Author: Stéphane Castaldi
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Languages : fr
Pages : 250
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On aborde dans cette thèse l'étude théorique et numérique de la Turbulence Cinématiquement Homogène Isotrope et Massiquement Inhomogène (T.C.H.I.M.I.). A travers cette configuration, notre travail a permis de mettre en évidence certains mécanismes fondamentaux relatifs à la classe des écoulements turbulents basse vitesse à masse volumique variable. A l'aide d'une méthode pseudo-spectale classique, un outil numérique a été développé permettant la simulation directe de la T.C.H.I.M.I.. Cet écoulement turbulent à faible nombre de Mach mélange des poches de gaz de masse volumique différente, dont le rapport de densité initial vaut 5. Pour étudier l'influence de la variation de masse volumique constante, la situation à masse volumique variable est comparée au cas isovolume à travers différents moments statistiques. Dans le but d'accentuer les effets de densité, notre analyse s'est également orientée vers la détermination des facteurs susceptibles d'engendrer des modifications cinématiques plus significatives. Pour ce faire, des bilans spectraux d'énergie cinétique et d'enstrophie ont, entre autre, été mis en place. Différents calculs ont été conduits, amenant à une meilleure compréhension des mécanismes prépondérants dans cette situation
Author: MADJID.. BIROUK
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Languages : fr
Pages : 200
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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE PORTE SUR L'IDENTIFICATION ET LA CARACTERISATION DES EFFETS DE LA TURBULENCE SUR LA VAPORISATION ET LA COMBUSTION DE GOUTTES DE COMBUSTIBLES LIQUIDES DANS DES CONDITIONS NORMALES DE PRESSION ET DE TEMPERATURE. L'OBJECTIF GLOBAL DE L'ETUDE EST DE FOURNIR UN MODELE PHYSIQUE GLOBAL POUR RENDRE COMPTE DE CES EFFETS. EN EFFET, DANS LA COMBUSTION DES BROUILLARDS, LA GAZEIFICATION DES GOUTTES, PAR LA VAPORISATION PURE OU LA COMBUSTION DES GOUTTES INDIVIDUELLES OU EN GROUPE, CONTROLE LES TAUX DE FORMATION DU MELANGE REACTIF ET SON DEGRE D'HOMOGENEITE, LA STABILITE DE LA FLAMME, SES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES ET AUSSI LA NATURE ET LA QUANTITE DES POLLUANTS EMIS. CETTE ETUDE A DONC POUR OBJECTIF DE CLARIFIER LES MECANISMES D'INTERACTION ENTRE LA VAPORISATION ET LA COMBUSTION D'UNE GOUTTE AVEC UN ECOULEMENT TURBULENT. DANS CE BUT, NOUS AVONS ISOLE L'INFLUENCE DE LA TURBULENCE SUR LA GAZEIFICATION DES GOUTTES, EN DEVELOPPANT UN DISPOSITIF EXPERIMENTAL QUI GENERE UNE TURBULENCE HOMOGENE ET ISOTROPE SANS ECOULEMENT MOYEN. PAR AILLEURS, POUR ELIMINER LES EFFETS D'INTERACTION, DES GOUTTES ISOLEES MONOCOMPOSEES OU BICOMPOSEES DE CINQ N-ALCANES ONT ETE ETUDIEES. LA TECHNIQUE DE LA MESURE AUTOMATIQUE DE LA SURFACE PROJETEE DE LA GOUTTE SUSPENDUE A L'AIDE D'UNE CAMERA ET D'UNE CHAINE DE DIGITALISATION ET DE TRAITEMENT D'IMAGES A ETE UTILISEE. LA CARACTERISATION COMPLETE DU CHAMP TURBULENT A ETE REALISEE PAR L'UTILISATION DE L'ANEMOMETRIE LASER DOPPLER EN UN ET DEUX POINTS DE MESURES DE VITESSE. L'HOMOGENEITE ET L'ISOTROPIE DU CHAMP TURBULENT ONT ETE CONFIRMEES ET LES ECHELLES DE TURBULENCE TEMPORELLES ET SPATIALES ONT ETE DETERMINEES. L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE LA TURBULENCE SUR LA VAPORISATION DE GOUTTES MONOCOMPOSEES A MONTRE QUE LA LOI CLASSIQUE EN D#2 EST VERIFIEE ET LES TAUX MOYENS DE VAPORISATION, POUR LES CINQ COMBUSTIBLES ETUDIES ICI, AUGMENTENT AVEC L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE. L'EFFET GLOBAL DE LA TURBULENCE HOMOGENE ET ISOTROPE SUR LE PROCESSUS DE VAPORISATION DES GOUTTES A ETE EXPLIQUE A L'AIDE D'UN MODELE PHENOMENOLOGIQUE. CE DERNIER A PERMIS DE PROPOSER UNE CORRELATION UNIQUE POUR TOUS LES COMBUSTIBLES ETUDIES. POUR LES GOUTTES BICOMPOSEES, LE PROCESSUS DE VAPORISATION EST SEQUENTIEL POUR TOUS LES MELANGES ETUDIES. LA VARIATION DES TAUX MOYENS DE VAPORISATION CORRESPONDANT A LA PREMIERE ET LA DERNIERE SEQUENCE EN FONCTION DU NIVEAU DE LA TURBULENCE VERIFIE EXACTEMENT LA CORRELATION PROPOSEE POUR LES GOUTTES MONOCOMPOSEES. L'ETUDE DE LA COMBUSTION D'UNE GOUTTE ISOLEE DANS CES CONDITIONS DE TURBULENCE A MONTRE QUE LA FLAMME ENVELOPPE LA GOUTTE ET SON EXTINCTION SE PRODUIT A DES VITESSES TURBULENTES DE L'ORDRE DE GRANDEUR DE LA VITESSE DE PROPAGATION DE LA FLAMME LAMINAIRE DES HYDROCARBURES ETUDIES
Author: NICOLAS.. MORDANT
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 204
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Book Description
LE BUT DE CETTE THESE EST L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA TURBULENCE DU POINT DE VUE LAGRANGIEN. ON CHERCHE DONC A SUIVRE UNE PARTICULE DE FLUIDE PENDANT UN TEMPS SUPERIEUR AU TEMPS CARACTERISTIQUE DES GRANDES ECHELLES. POUR CE FAIRE, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE NOUVELLE TECHNIQUE DE MESURE DE VITESSE LAGRANGIENNE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT A HAUT NOMBRE DE REYNOLDS. LE PRINCIPE CHOISI EST BASE SUR L'UTILISATION DE L'EFFET DOPPLER D'UNE ONDE ULTRASONORE MONOCHROMATIQUE DIFFUSEE PAR UNE PETITE PARTICULE SOLIDE. LE SIGNAL DIFFUSE EST RECU PAR UN RESEAU DE RECEPTEURS ET MIS EN FORME PAR UNE ELECTRONIQUE RAPIDE ET ULTRA FAIBLE BRUIT CONCUE SPECIALEMENT AU COURS DE CE TRAVAIL. POUR EXTRAIRE LA MODULATION DE FREQUENCE DUE A LA VITESSE, NOUS AVONS DEVELOPPE UN ALGORITHME D'ESTIMATION SPECTRALE BASE SUR UNE METHODE DE MAXIMUM DE VRAISEMBLANCE APPROCHE COUPLE A UN FILTRE DE KALMAN. NOUS AVONS AINSI ACCES A LA VITESSE LAGRANGIENNE SUR DES ECHELLES TEMPORELLES ENGLOBANT LE REGIME INERTIEL ET LES GRANDES ECHELLES DE L'ECOULEMENT. LE CHAMP DE VITESSE EST GAUSSIEN A DECORRELATION TEMPORELLE EXPONENTIELLE. ON OBTIENT AINSI UN SPECTRE TEMPOREL A DECROISSANCE CONFORME A LA PREDICTION DE LA THEORIE DE KOLMOGOROV 41. LE REGIME INERTIEL LAGRANGIEN SE PROLONGE JUSQU'A DES ECHELLES TEMPORELLES INFERIEURES AU TEMPS DE KOLMOGOROV. ON OBSERVE UNE INTERMITTENCE LAGRANGIENNE PLUS INTENSE (EN TERMES DE COURBURE DES EXPOSANTS DE STRUCTURE) QUE POUR LE CHAMP EULERIEN ET DONT L'INTENSITE NE PEUT ETRE REPRODUITE PAR LE MODELE USUEL BASE SUR LA DISSIPATION. CETTE INTERMITTENCE EST LIEE A L'EXISTENCE DE CORRELATIONS TEMPORELLES TRES LONGUES DE LA VALEUR ABSOLUE DES INCREMENTS TEMPORELS DE VITESSE.
Author: SUN.. MOON
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Languages : fr
Pages :
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Book Description
UN MODELE DE SIMULATION POUR LA TRAJECTOIRE DES PARTICULES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT A ETE ETABLI EN CONSIDERANT LES CORRELATIONS TEMPORELLES ET SPATIALES DU POINT DE VUE LAGRANGIEN. UNE METHODE DE MONTE CARLO A ETE UTILISEE POUR DETERMINER LES VALEURS ALEATOIRES DES PROPRIETES TURBULENTES. AU COURS DE LA CONSTRUCTION DES TRAJECTOIRES, LA VITESSE ET LA POSITION DE PARTICULES INDIVIDUELLES SONT OBTENUES A CHAQUE INSTANT. A PARTIR DE CELLES-CI, NOUS AVONS ETUDIE LES CARACTERISTIQUES DE LA DISPERSION D'UN ENSEMBLE DE PARTICULES DANS UN ECOULEMENT DE TURBULENCE DE GRILLE, PUIS CELLE DE PARTICULES PASSIVES ET REACTIVES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT CISAILLE. LES RESULTATS DU CALCUL ONT ETE COMPARES A CEUX MESURES PAR EXPERIENCES CORRESPONDANTES. LA COMPLEXITE DU MECANISME DE LA TURBULENCE ET LE MANQUE DE CONNAISSANCES THEORIQUES ET DE DONNEES EXPERIMENTALES, A CONDUIT A FORMULER UN CERTAIN NOMBRE D'HYPOTHESES POUR PERMETTRE LE CALCUL. NOUS AVONS OBSERVE DE BONNES CONCORDANCES DE RESULTATS SIMULES PAR RAPPORT A CEUX MESURES. EN PARTICULIER, L'APPLICATION DE LA METHODE DE CALCUL MISE AU POINT AUX CAS DE LA CORRELATION LAGRANGIENNE ET DE L'EVAPORATION D'AEROSOL, FOURNIT UNE ALTERNATIVE INTERESSANTE AUX TECHNIQUES DU CALCUL GLOBAL GENERALEMENT UTILISES
Author: GUILLAUME.. SERRE
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Languages : fr
Pages : 172
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Book Description
L'ETUDE PRESENTEE PORTE SUR L'EVOLUTION DES ECOULEMENTS TURBULENTS HOMOGENES A FAIBLE NOMBRE DE MACH SUBISSANT UNE COMPRESSION. L'OBJECTIF EST, D'UNE PART, DE FOURNIR DES DONNEES EXPERIMENTALES NOUVELLES ET, D'AUTRE PART, DE PROPOSER UNE MODELISATION DES PHENOMENES OBSERVES. CETTE ETUDE S'APPLIQUE EN PARTICULIER AUX ECOULEMENTS INTERNES DANS LES CHAMBRES DE COMBUSTION DES MOTEURS A PISTON. LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL UTILISE PERMET DE CREER UNE TURBULENCE EN DEPLACANT UNE GRILLE DANS UN CYLINDRE ET DE COMPRIMER CELLE-CI PAR DEPLACEMENT D'UN PISTON. LES MESURES SONT REALISEES PAR ANEMOMETRIE LASER A EFFET DOPPLER. LA VITESSE MOYENNE ET LA VARIANCE DES FLUCTUATIONS SONT DEDUITES DE MOYENNES D'ENSEMBLE PORTANT SUR 500 REALISATIONS POUR CHAQUE POINT DE MESURE. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT, QU'AU CENTRE DE LA CHAMBRE ET EN L'ABSENCE DE COMPRESSION, LA TURBULENCE EST QUASIMENT HOMOGENE ET DECLINE SUIVANT UNE LOI DE PUISSANCE DU TEMPS. ILS PERMETTENT DE VERIFIER, QU'EN L'ABSENCE DE TURBULENCE INITIALE, LA COMPRESSION CREE UN ECOULEMENT QUASIMENT LAMINAIRE ET UNIFORME. LORSQUE LA TURBULENCE EST COMPRESSEE, LES MESURES SONT ANALYSEES DANS UN REPERE SUIVANT LE MOUVEMENT MOYEN. LES RESULTATS MONTRENT QUE L'HOMOGENEITE DE LA TURBULENCE EST RELATIVEMENT BIEN CONSERVEE ET QUE LA COMPRESSION AMPLIFIE L'ENERGIE CINETIQUE MASSIQUE DE LA TURBULENCE AINSI QUE SON TAUX D'ANISOTROPIE. UN MODELE POUR LA TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE SUBISSANT UNE COMPRESSION ISOTROPE EST PROPOSE. CE MODELE FAIT L'HYPOTHESE, VALABLE A PETIT NOMBRE DE MACH, QUE LE CHAMP DE VITESSE FLUCTUANTE RESTE A DIVERGENCE NULLE. IL REND COMPTE DE DEUX EFFETS ESSENTIELS: L'EFFET DE REDUCTION DE VOLUME QUI PEUT ETRE CALCULE EXACTEMENT EN UTILISANT UNE TRANSFORMATION SUR LES VARIABLES DE TEMPS ET D'ESPACE ET L'EFFET DES VARIATIONS DE VISCOSITE CINEMATIQUE. CE SECOND EFFET, QUI EST IMPORTANT LORSQUE LA COMPRESSION EST RAPIDE RELATIVEMENT AU DECLIN DE LA TURBULENCE INITIALE, PROVOQUE L'APPARITION D'UN ECART ENTRE LE FLUX D'ENERGIE DES GRANDES VERS LES PETITES ECHELLES TURBULENTES ET LE TAUX DE DISSIPATION. CE PHENOMENE EST DECRIT PAR UNE EQUATION D'EVOLUTION POUR CES DEUX QUANTITES. LE MODELE OBTENU QUI COMPREND TROIS EQUATIONS PERMET DE REPRODUIRE DES RESULTATS OBTENUS PAR SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE. DANS LE CAS OU LA COMPRESSION EST AXIALE, CES IDEES SONT REPRISES POUR CORRIGER DES MODELES USUELS DE CALCUL DU TENSEUR DE REYNOLDS. ON MONTRE EN PARTICULIER QUE LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS DES VARIATIONS DE VISCOSITE AMELIORE LES PREDICTIONS DE L'ENERGIE CINETIQUE D'ENVIRON 10% POUR LES CAS EXPERIMENTAUX PRESENTES
Author: Marc Elmo
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 136
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Book Description
Le mélange turbulent joue un rôle important dans de nombreuses applications pratiques telles que la dispersion d'un polluant, la chimie et la combustion. La description des processus réactifs en milieu turbulent par les fonctions densité de probabilité (p.d.f.) présente un intérêt majeur du fait qu'elle autorise une prise en compte fermée des termes de réaction. Le problème de fermeture est alors lié à la présence d'un terme de mélange qui apparaît sous la forme d'une dissipation conditionnelle. Cette quantité doit être modélisée avant toute utilisation pratique de l'équation régissant l'évolution de la p.d.f. L'objectif de cette thèse est d'analyser les mécanismes du mélange turbulent d'un scalaire passif non réactif dans le cas "simple" d'une turbulence isotrope. L'étude est conduite par des simulations numériques directes (D.N.S.) et des simulations des grandes échelles (S.G.E. ou L.E.S.). Une technique originale d'injection de fluctuations de scalaire a été développée. Cette technique permet de considérer des situations statistiquement stationnaires dans lesquelles le mélange reste néanmoins partiel. Elle offre de plus une possibilité de contrôle sur l'échelle de longueur intégrale du champ scalaire. Une grande partie de l'étude est consacrée à l'analyse du comportement de la p.d.f. du scalaire et de la dissipation conditionnelle dans des situations de mélange obtenues par cette technique d'injection. Une analyse spectrale, indispensable à la connaissance des échelles en présence est aussi conduite en complément de l'étude probabiliste. Une interprétation géométrique des mécanismes de mélange est réalisée en analysant le comportement de surfaces iso-scalaire. Dans un premier temps, l'influence respective du taux d'injection et du rapport des échelles intégrales de longueur du champ scalaire et du champ de vitesse, sont étudiées. Des conclusions concernant l'influence du nombre de Reynolds et du nombre de Schmidt sur le mélange ont également pu être obtenues. L'aspect de la modélisation de sous maille propre aux simulations L.E.S. est abordé dans la dernière partie de cette thèse. En particulier, la prise en compte de la contribution des petites échelles du scalaire à sa statistique complète est étudiée.
